[发明专利]一种判断天然橡胶生胶加工性能的方法

说明书

本发明提供了一种判断天然橡胶生胶加工性能的方法，涉及橡胶检测技术领域。本发明首先确定天然橡胶生胶样品的线性粘弹性区域；然后以所述天然橡胶生胶样品的加工温度为测试温度，在所述线性粘弹性区域内选择施加的应变值，固定所述测试温度和应变值，采用橡胶加工分析仪对天然橡胶生胶样品进行频率扫描；再将所述频率扫描中每个频率下测得的虚数粘度η″对动态粘度η′作图得到Cole‑Cole曲线，所述Cole‑Cole曲线与横坐标轴的夹角作为判断所述天然橡胶生胶样品加工性能的依据，所述夹角越大，天然橡胶生胶样品的加工性能越差。本发明提供的方法操作简单，灵敏度高，测试结果准确可靠，对环境无污染。

技术领域

本发明涉及橡胶检测技术领域，特别涉及一种判断天然橡胶生胶加工性能的方法。

背景技术

天然橡胶(NR)作为一种重要的战略性物品和工业原料，其品质及性能一直备受关注。受限于地域、气候、土壤、橡胶树品系和加工方法等的不同，国产标准天然橡胶(颗粒胶)的性能存在明显的差异。通常，根据生胶中杂质含量、氮含量、灰分含量、塑性初值、塑性保持率和门尼粘度六项指标将标准胶分为低黏胶、全乳胶、浅色胶、恒黏胶、5号、10号、20号、50号和通用胶共九个等级。

对于下游轮胎等橡胶制品企业而言，NR生胶的加工性能对胶料的匀化、配合和混炼影响很大。NR生胶的加工性能取决于材料的粘弹特性，影响NR的黏弹性的主要参数包括相对分子质量及其分布、分子支化以及凝胶等，其中以分子量及其分布最为重要。

门尼黏度一直是橡胶工业检测生胶质量的指标，一般认为门尼黏度值大，表示流动阻力大，相对分子量高，加工性能差。但是，大量生产实践已证明，门尼黏度相同的橡胶加工性能仍有很大差异。这是由于当橡胶的分子量大到一定程度时，本身固有的分子运动很慢，但门尼黏度测试时的快速旋转迫使流动时，往往造成打滑或熔体破裂(远离线性粘弹区)。米其林研发中心测试了不同转速下NR的门尼黏度，发现在标准测试条件下，门尼黏度的结果与平均相对分子质量无关，此时橡胶的响应属于熔体破裂行为。

基于以上原因，研究者普遍采用凝胶渗透色谱(GPC)来测试生胶的相对平均分子质量和分布，根据GPC的测试结果和门尼黏度值共同来判断生胶的加工性能。但是由于NR中含有一定量的凝胶，用GPC仪测试NR的分子质量时常会堵塞价格昂贵的色谱柱，因此测试成本很高，而且需要使用有机溶剂将NR进行溶解和过滤，检测过程繁琐，耗时久，对人体和环境有害。

近年来许多橡胶企业采用橡胶加工分析仪(RPA)来检测生胶的流变性能。通常采用频率扫描测得的生胶的复数黏度η*的变化趋势来判断生胶的加工性能。根据黏度η与剪切速率γ的关系方程η＝kγ^n-1的对数形式lnη＝lnk+(n-1)lnγ，将lnη*对lnγ的图像作线性回归处理，得到材料的非牛顿指数n，进而判断材料的加工性能。由于RPA测得的是不同频率下的黏度，因此需要将频率转化为剪切速率才能进行图像处理。此外，对于相对分子质量比较接近的生胶，黏度随剪切速率变化的图像比较接近，单从图像很难判断生胶的加工性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种判断天然橡胶生胶加工性能的方法。本发明提供的方法操作简单，灵敏度高，测试结果准确可靠，对环境无污染。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种判断天然橡胶生胶加工性能的方法，包括以下步骤：

(1)确定天然橡胶生胶样品的线性粘弹性区域；

(2)以所述天然橡胶生胶样品的加工温度为测试温度，在所述线性粘弹性区域内选择施加的应变值，固定所述测试温度和应变值，采用橡胶加工分析仪对天然橡胶生胶样品进行频率扫描；

(3)将所述频率扫描中每个频率下测得的虚数粘度η″对动态粘度η′作图得到Cole-Cole曲线，所述虚数粘度η″作为Cole-Cole曲线的纵坐标，所述动态粘度η′作为Cole-Cole曲线的横坐标；