一种测定白炭黑胶料正硫化时间的方法和测定设备与流程

1.本发明涉及轮胎、橡胶制品等行业的应用领域，尤其涉及一种测定白炭黑胶料正硫化时间的方法、测定设备和计算机可读载体介质。


背景技术：

2.硫化过程中，硫化胶的各项物理、力学性能达到最佳点的状态，称为正硫化，而在一定温度下达到正硫化所需的时间称为正硫化时间。在astm d5289
‑
2017及gb/t16584
‑
1996标准中，都规定了一种采用无转子流变仪测试橡胶制品硫化性能的方法，其中将转矩达到ml+90％
×
(mh
‑
ml)所需的时间作为正硫化时间，以指导工业生产。
3.随着白炭黑作为填料使用的发展，特别是欧盟标签法的推出，让白炭黑在配方中的用量越来越多，但与炭黑胶料不同，添加白炭黑的胶料的转矩，随着硫化时间的延长呈现持续上升现象，如图1所示。这种转矩mh持续上升的现象，使测得的以ml+90％
×
(mh
‑
ml)作为正硫化时间并不准确，硫化后配方性能未达最优或者造成时间上的浪费，影响效率，因此迫切需要找到一个方法来精准的测定白炭黑配方的正硫化时间。


技术实现要素：

4.为了准确表征白炭黑胶料的正硫化时间，本发明的一个提供了一种测定白炭黑配方正硫化时间的方法，该检测方法操作简单，重现性强，判断准确。
5.为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
6.一种测定白炭黑胶料正硫化时间的方法，包括如下步骤：
7.1)将未硫化的白炭黑补强胶料在橡胶加工分析仪中进行时间扫描测试；
8.2)橡胶加工分析仪的时间扫描范围为0min至45min；
9.3)根据扫描所得弹性模量
‑
时间曲线，一阶求导得硫化速率曲线；
10.4)硫化速率曲线再求导最小值对应点处做切线k1，以45min对应的硫化速率点做切线k2，k1与k2的交点定位tk；
11.5)正硫化时间tc按照下述公式计算：tc＝tk+0.5。
12.作为优选，以橡胶母体100份计算，白炭黑胶料中白炭黑加入份数应大于等于20份。
13.作为优选，白炭黑包含但不仅限于沉淀法白炭黑、气相法白炭黑。
14.作为优选，胶料的橡胶为天然橡胶、乳聚丁苯橡胶、溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶中的一种或多种混合。
15.作为优选，橡胶加工分析仪测试频率为1.67hz，测试温度为150
‑
180℃，测试应变为7％。7％的应变即对应流变仪的偏转角度0.5度，1.67hz也等同于流变仪的测试频率，选择150
‑
180℃中任一温度，根据本发明方法所得时间，即为该温度下的正硫化时间。
16.进一步，本发明的还提供了一种测定设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现以
下的步骤：
17.1)采集所述的方法中步骤3)获得弹性模量
‑
时间曲线，一阶求导得硫化速率曲线；
18.2)硫化速率曲线再求导最小值对应点处做切线k1，以45min对应的硫化速率点做切线k2，k1与k2的交点定位tk；
19.3)正硫化时间tc按照下述公式计算：tc＝tk+0.5。
20.进一步，本发明的还提供了一种存储程序指令的非暂时性计算机可读载体介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实现以下的步骤：
21.1)采集所述的方法中步骤3)获得弹性模量
‑
时间曲线，一阶求导得硫化速率曲线；
22.2)硫化速率曲线再求导最小值对应点处做切线k1，以45min对应的硫化速率点做切线k2，k1与k2的交点定位tk；
23.3)正硫化时间tc按照下述公式计算：tc＝tk+0.5。
24.本发明由于采用了上述的技术方案，该检测方法操作简单，重现性强，判断准确。
附图说明
25.图1为实施例配方的硫化曲线(硫化温度160℃，时间为15min)。
26.图2为实施例配方的硫化曲线(硫化温度160℃，时间为30min)。
27.图3、图4为实施例配方根据本发明方法所求得正硫化时间。
具体实施方式
28.设计实施例配方，具体如下表1(份数phr)：
29.表1实施例配方表
30.原材料配方溶聚丁苯橡胶a75.0溶聚丁苯橡胶b34.5炭黑n13416.0白炭黑75.0硅烷偶联剂si697.5软化油10.0其他25.5总份数243.5
31.配方中所用原材料明细：
32.溶聚丁苯橡胶a，hpr850，jsr化学产品；
33.溶聚丁苯橡胶b，e581，瑞翁化学产品(含油丁苯胶，胶占25.0phr，软化油占9.5phr)；
34.炭黑n134，卡博特产品；
35.白炭黑，1165mp，索尔维化工产品；
36.硅烷偶联剂si69，宏柏化学产品；
37.软化油，tdae，汉圣化工产品；
38.其余原材料均为市售工业级产品。
39.将上述配方通过密炼机混炼、加硫磺后，分别进行硫化温度160℃下2个时间点(15min、30min)无转子流变仪测试，所得曲线如图1、图2所示，求得正硫化时间分别为9.98min、12.22min，可见转矩随时间延长而持续增长，造成流变仪测试的正硫化时间也相应延长。
40.另取样进行rpa2000时间扫描，测试条件为应变7％，频率1.76hz，测试温度为160℃，时间扫描范围为0
‑
45min，对所得曲线进行求导，得硫化速率曲线，并按本发明方法进行处理，得正硫化时间9.04min。
41.采用硫化时间8min、9min、10min、12min，160℃下进行平板硫化，并进行性能测试，结果如表2所示。
42.硬度：基于gb/t 531.1
‑
2008测定室温下的硬度。结果如表2中所示，该值越大，硬度越高。
43.300％模量和拉伸强度、拉断伸长率：基于gb/t 528
‑
2009测定的300％伸长的应力显示“300％模量”。此外，相同的测试期间断裂时的负载显示为“拉伸强度”，断裂时的伸长率显示为“拉断伸长率”。每一项都如表2所示，该值越大，增强性越高。
44.表2物理性能数据
45.测试项目160℃*8min160℃*9min160℃*10min160℃*12min硬度67686869300％定伸/mpa9.6910.4111.1312.24拉伸强度/mpa19.7920.9320.6519.87拉断伸长率/％533.5520.4491.2449.2抗张积
*1
1055810892101438926
46.*1注：抗张积为拉伸强度
×
拉断伸长率，值越大表明物理性能越好
47.由上述表2数据可以看出，160℃*9min的硫化胶的抗张积最大，表明其物理性能更好，更符合正硫化时间的定义。即本发明所得的硫化时间更符合实际情况，无论效率还是硫化胶物理性能，都更优。
48.以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。