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温度对橡胶流动性的影响

发布日期:2019-03-12 10:21:05     浏览次数:30

        温度是橡胶加工中必须控制的一个重要参数。一般温度上升,粘度下降。因为温度升高后,分子活动性增六,分子间距离变大(自由体积增大),分子间内摩擦减小,故粘度降低,胶料流动性能好,操作方便,动力消耗小,但温度过高易焦烧。

        目前还没一个数学方程式能在很宽的温度范围中描述粘度与温度的关系,通常有二种表达式:

        

        应该指出,阿累尼乌斯指数方程仪道用于温度比Tg高得多的温度范围,因为△Eη上值通常是在Tg以上100℃或更高时测定的,此时△Eη为一恒值,而在低于此温度时,△Eη值随度温的下降而急剧增大。

        (2)在Tg~Tg+100℃的温度范围内,可采用半径验式的WLF方程。

        

        式中ηr、ηrg,分别为T与Tg时的粘度。T与Tg均以“K”表示。

        WLF方程在此温度范内是相当精确的,可以用来计算温度T时的粘度或计算一定粘度时所需的温度。此式表明,对某一橡胶Tg一定,当温度升高,粘度下降;对不同的橡胶而言,Tg越低,分子链的活性越大,粘度越小,流动性越好,如天然橡胶较丁腈橡胶,氯丁橡胶的流动性好。

        温度升高,粘度下降,这是一般规律。但不同的橡胶在温度升高时粘度下降的程度是不同的,即粘度对温度的敏感性不同,如图所示:

        

       从图8-12可见温度升高,粘度下降,而且三条曲线几乎是平行的,说明丁苯橡胶在操作切变速率范围随温度升高,粘度下降较大。即丁苯胶的粘度对温度敏感性较大,热塑性大。 

        从图8-13可见,在较低的Y时,天然橡胶的粘度也随温度的升高而下降,但在较高Y时(操作范围),三条曲线几乎合在一起,说明天然橡胶在操作Y范围内,温度对粘度的影响不太大,对温度敏感性较小,热望性较小。
        一般认为,分子链柔性较好的橡胶(如天然橡胶)其分子链本来就比较易活动,温度升高虽然分子活动性增大,分子间距离增大,但増大的幅度小,使分子间作用力下降的幅度有限,流动活化能较小,故温度升高,粘度下降不太多,温度对粘度影响不大,热望性小,对温度敏感性较小,反之,分子链柔性较差的橡胶(如:丁苯橡胶,丁脂橡胶等)则对温度的敏感性较大,热塑性较大。

        在加工过程中,对温度敏感性小的胶料操作性能好,在操作过程中产生大量的热使胶温升高,但粘度变化不大,故操作时对温度的控制可以不太严格,对温度敏感的胶料则要严格控制操作温度。另外,对热塑性大的胶料,可以方便地通过升高温度,降低度实现提高流动性达到便于加工成型的目的;而对热塑性小的胶料,此法效果不显若,因为温度升高很大,粘度却下降有限,甚至会因温度过高而降解,影响胶料性能。

        最后再强调一点,在研究橡胶的粘度随温度变化时,须说明具体条件,恒τ成是恒r。因为恒t条件下的活化能△Et与恒r条件下的活化能,△Er是不同的。

        

        

        一般认为,在非牛顿流动区,在各种恒切应力下得到的活化能△E-值接近恒定,即△Et与切应力无关,而在各种恒切变速率下,活化能△Et对r有很大的依赖性,Y值增大,△Er减小。

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