門尼粘度計用于膠料的門尼松弛測定

門尼粘度計用于膠料的門尼松弛測定

門尼應力松弛曲線：

A. 門尼應力松弛之功用：

傳統之門尼粘度儀只提供門尼粘度值供加工之參考，但以現階段之加工要求這是不夠的，因為門尼粘度只是加熱之后橡膠的流動性，但是外力消失后之回復速度并無法得知，唯有透過應力松弛曲線才得以更精確的控制加工物之尺寸。經由實驗證明有很多的合成物門尼粘度值一樣，但是加工之后尺寸仍不易控制，究其原因就是因為應力松弛之不同造成。

B. 門尼應力松弛之定義有二種：

1. 在門尼測試測量之后于同一試片上進行的測試，是于測試完成轉子快速停止轉動后（0.1秒）一設定時間內之門尼粘度輸出值之幕定律衰減。

2. 同上于轉子快速停止轉動后30秒時所保持之門尼扭矩的百分讀數。

其中提供的數據名詞解釋如下：

a：應力松弛斜率

A：應力松弛測試開始之時間（t0）至結束之時間（tf）內松弛曲線之投影面積。

k：為1s時之扭力值。

門尼松弛的概念：

一、定義：

力學原理：應力松弛是指材料在固定變形下，應力會隨時間延長逐漸減小。應力松弛是材料的一項重要性能，用于比較聚合物分子量分布，了解膠料的工藝性能，評價膠料的均一性與加工性。

二、ASTM-D 1646標準：規定了應力松弛測試方法、應力松弛線性回歸分析等要求。材料力學理論及實踐表明：松弛應力與時間的指數成正比關系。

M=k(t)a

M—門尼值讀數

k—常數，取應力松弛開始1秒瞬間的門尼值。

a—指數，用以表示應力松弛的速度。

收縮性強的膠料，在測試過程中容易在模腔中滑動，測量結果與理論會有一些偏差。

三、門尼應力松弛測試原理：應力松弛試驗方法是在粘度測試結束后，馬達在0.1秒內剎車，模腔內被扭轉的橡膠會逐漸松弛，連續測量扭力變化情況，采樣頻率不低于1次/秒。做出應力松弛曲線。

應力松弛有以下三個參數

1、K值：1秒鐘的瞬間扭力值，它和門尼值的差異度會反映膠料的初始收縮性。

2、a值：應力松弛直線的斜率，反映應力松弛的速度。

3、A值：直線下的面積，作為應力松弛的重要參數綜合反映應力松弛的性能。

綜合分析上述三個參數，統計比較實際加工效果，從而不斷調整提高材料配方及工藝水平。作為一種新的檢測方法，應力松弛改變了門尼焦燒測試功能單一，不能全面反映膠料加工性能的狀態。為門尼粘度試驗機開辟了更廣泛的應用前景，提供了更多的測試手段和分析工具，作為一種標準配置，具有很大的發展潛力和探索空間。

所謂應力松弛，就是在固定的溫度和形變下，聚合物內部的應力隨時間增加而逐漸衰減的現象。這種現象也在日常生活中能觀察到，例如橡膠松緊帶開始使用時感覺比較緊，用過一段時間后越來越松。也就是說，實現同樣的形變量，所需的力越來越少。未交聯的橡膠應力松弛較快，而且應力能完全松弛到零，但交聯的橡膠，不能完全松弛到零。

線形聚合物的應力松弛的分子機理：拉伸時張力迅速作用使纏繞的分子鏈伸長，但這種伸直的構象是不平衡的，由于熱運動分子鏈會重新卷曲，但形變量被固定不變，于是鏈可能解纏結而轉入新的無規卷曲的平衡態，于是應力松弛為零。交聯聚合物不能解纏結，因而應力不能松弛到零。

應力松弛同樣也有重要的實際意義。成型過程中總離不開應力，在固化成制品的過程中應力來不及完全松弛，或多或少會被凍結在制品內。這種殘存的內應力在制品的存放和使用過程中會慢慢發生松弛，從而引起制品翹曲、變形甚至應力開裂。消除的辦法時退火或溶脹（如纖維熱定形時吹入水蒸汽）以加速應力松弛過程。