Page 103 - 《橡塑技术与装备》2024年5期

测试与分析 沈红娜 等·空气 / 氮气温控介质在轮胎热机械性能测试中的探讨研究

空气 / 氮气温控介质在轮胎热机械性

能测试中的探讨研究

沈红娜，安程，陈雷，宫岩松，李海艳
( 山东丰源轮胎制造股份有限公司，山东 枣庄 277300)

摘要： DMA+1000 动态力学分析仪广泛应用于热塑性与热固性塑料、橡胶等领域，主要用来测量黏弹性材料的力学性能与时间、
温度或频率之间的关系，从而获得材料结构与分子运动的信息。测试模式主要有温度扫描、应力 / 应变扫描、蠕变 / 松弛扫描等
模式，本项目首先在温度扫描的模式下，测试温度范围 -40~70 ℃，最大力 10 N，频率 10 Hz，升温速率： 2 ℃ /min，静应变 7%，
动态应变 0.25%，通过在室温（T 0 ）以上把温控介质由液氮转换为空气，研究更换介质对 0 ℃时的 tanδ 值、胶料的玻璃化转变温
度 T g 值以及 60 ℃时的 tanδ 值尤其是 60 ℃时的 tanδ 值的影响，研究得出更换介质对这三个值的影响范围均在统计学误差允许范
围之内。另外，对介质切换的切换温度进行研究分析，通过对在 T=T 0 +3 ,T=T 0 +5,T=T 0 +8,T=T 0 +10 四个温度下进行空气切换研究
得出在 T=T 0 +8 进行空气的切换得出的试验曲线稳定性较好。
关键词 ： 温控介质 ；液氮 ；空气 ；影响
中图分类号 ： TQ330.73 文章编号 ： 1009-797X(2024)05-0047-05
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2024.05.011

0 前言 出现了温度曲线和 tanδ 值曲线以及 E' 值曲线的波动，
DMA+1 000 动态力学分析仪主要是测定在一定 这说明切换介质进入时由于冷热效率的不平衡从而导
条件下材料的温度、频率、应力和应变之间的关系， 致 了 温 度 曲 线 以 及 tanδ 值 曲 线 和 E’ 值 曲 线 的 波 动，
获得材料结构与分子运动的信息。由于其只需很小的 而材料的性能受温度影响较大，为了减小这种影响，
样品即可在很宽的温度或频率范围测定材料的动态力 本项目对此也进行了优化研究，分别通过对 T=T 0 +3
学性能，同时也是研究高分子结构变化——运动—— ，T=T 0 +5,T=T 0 +8,T=T 0 +10 四种温度下切入空气来研
性能三者间关系的简便而有效的重要方法，非常适用 究切换温度对温度曲线以及 tanδ 值曲线的稳定性的影
于在动态载荷下工作的产品结构、配方设计，因此在 响，从而得出恰当的切换温度 T（T=T 0 +T x ），使得切
塑料、橡胶、薄膜、纤维、涂料、陶瓷、玻璃、金属 换为空气作为介质进入时冷热效率的差值降到最低，
材料与复合材料等领域被广泛应用，主要用来测量黏 温度曲线以及 tanδ 值曲线相对较为平稳。
弹性材料的力学性能与时间、温度或频率之间的关系
[1] ，法国麦特韦伯的 DMA+1 000 测试模式主要有温 1 实验过程
度扫描、应力 / 应变扫描、蠕变 / 松弛扫描等模式 [2] ， 1.1 空气 / 液氮对轮胎热机械性能测试结果
可以得到储能模量、损耗模量、应力、应变、频率、 的影响对比分析
损耗因子等，用以研究材料的应力松弛、玻璃化转变 1.1.1 试验设定
等。法国麦特韦伯的 DMA+1 000 设备对胶料进行热 原材料为三种胎面胶的硫化片，设备为法国麦特
机械性能测试过程中需全程用液氮作为温控介质，相 韦伯的 DMA+1 000，胶料动态力学性能用 DMA 仪测
对成本略高。为了节约实验成本，本项目选择在温度 试，采用温度扫描的变温模式，选择样品夹具为通用
扫描的模式下，通过在室温（T 0 ）以上把温控介质由 拉伸夹头，测试温度范围 -40~70 ℃，最大力 10 N，
液氮转换为空气，研究更换介质对测试结果的影响情
作者简介 ：沈红娜（1980-），女，研究生，高级工程师，
况，重点探讨对 60 ℃时损耗因子（tanδ）的影响情况，
主要从事轮胎材料分析研究。
其次，在 T 0 以上进行介质切换时发现切换点处明显 收稿日期 ：2023-06-02

2024 第 50 卷 ·47·
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