Viscometer Mooney

O método de viscosidade Mooney usa um Viscosímetro Mooney para medir a plasticidade de compostos de borracha. O princípio do teste é medir a resistência ao cisalhamento produzida pela amostra à rotação do rotor sob uma certa temperatura, tempo e pressão, e usar a diferença no torque para expressar a plasticidade do material de borracha.

O processo de teste é primeiro aquecer a cavidade da matriz até a temperatura de teste, depois colocar a amostra na cavidade e pré-aquecê-la por um certo período de tempo. O rotor começa a girar, e o valor do torque é continuamente coletado e exibido no visor. O valor exibido é o valor da viscosidade Mooney do composto de borracha. Quanto maior a viscosidade Mooney, maior a viscosidade do material de borracha (quanto menor a viscosidade Mooney, menor a plasticidade do material de borracha). Os valores da viscosidade Mooney variam devido às diferentes condições de teste, portanto, o relatório de teste deve indicar as condições de teste. Normalmente, a viscosidade Mooney é expressa como ML1+4 100℃. Entre eles, M significa Mooney, L1+4, o que significa o valor do torque medido quando o rotor grande (diâmetro é 38.1 mm) é pré-aquecido a 100℃ por 1 minuto e girado por 4 minutos. A faixa de medição da viscosidade Mooney é de 0 a 200.

A viscosidade Mooney reflete a viscosidade do material de borracha sob condições específicas e pode ser usada diretamente como um indicador para medir as propriedades reológicas do material de borracha. No entanto, como a velocidade de medição desse método é lenta e a taxa de cisalhamento é pequena, ele só pode refletir as propriedades reológicas do material de borracha em baixa taxa de cisalhamento. Se a velocidade do teste for aumentada, os resultados estarão mais próximos da reologia no processamento real.

A propriedade mais valiosa da borracha bruta é a alta elasticidade, mas essa propriedade também traz alguns obstáculos ao processamento subsequente. As pessoas precisam processar mecanicamente a borracha bruta, tratá-la termicamente ou adicionar certos aditivos químicos para alterá-la de um estado elástico para um estado plástico macio e fácil de processar. Isso é benéfico para a mistura e dispersão uniformes dos ingredientes, melhora a fluidez, facilita a moldagem e facilita o controle da velocidade e da qualidade do processamento. No entanto, a plasticidade da borracha bruta não é quanto maior, melhor. A plasticidade excessiva reduzirá as propriedades físicas e mecânicas do material. Portanto, no processo de mastigação da borracha bruta, precisamos de uma maneira de entender se o grau atual de plasticidade está dentro da faixa que queremos. O viscosímetro Mooney nasceu especificamente para resolver esse problema. Sob certas condições de temperatura, tempo e pressão, a amostra é submetida à torção contínua na cavidade da matriz. Ele pode produzir valores quantitativos como indicadores-chave para avaliar as propriedades físicas da borracha e o desempenho do processamento, e pode garantir a qualidade e a estabilidade dos produtos de borracha.

O índice de vulcanização (também chamado de velocidade de vulcanização Mooney) é frequentemente usado como um indicador da taxa de vulcanização do composto de borracha. Um valor pequeno indica uma velocidade de vulcanização rápida; um valor grande indica uma velocidade de vulcanização lenta. Ele pode ser calculado usando a seguinte fórmula:

Ao usar o rotor grande:

t35 – t5 =△30t

t35 – o tempo desde o início do teste até o ponto em que a viscosidade do composto cai ao seu ponto mais baixo e então aumenta em 35 valores de viscosidade Mooney.

t5 – o tempo desde o início do teste até o ponto em que a viscosidade do composto cai ao seu ponto mais baixo e então aumenta em 5 valores de viscosidade Mooney.

Ao usar o rotor pequeno:

t18 － t3 = △15t

t18 – o tempo desde o início do teste até o ponto em que a viscosidade do composto cai ao seu ponto mais baixo e então aumenta em 18 valores de viscosidade Mooney.

t3 – o tempo desde o início do teste até o ponto em que a viscosidade do composto cai ao seu ponto mais baixo e então aumenta em 3 valores de viscosidade Mooney.

O tempo ideal de cura pode ser calculado aproximadamente usando a seguinte fórmula:

Tempo de cura ideal (rotor grande) = t5 + 10 (t35 – t5)= t5 + 10 △30 t

Tempo de cura ideal (rotor pequeno) = t3 +10 (t18 – t3)= t3 + 10 △15 t

Relaxamento de tensão significa que, após o material ser deformado fixamente, a tensão diminuirá gradualmente ao longo do tempo. Relaxamento de tensão é uma propriedade importante dos materiais.

A viscosidade Mooney reflete apenas a fluidez da borracha após o aquecimento, mas a velocidade na qual ela retorna ao seu estado original após o desaparecimento da força externa não pode ser conhecida. Somente por meio da curva de relaxamento de tensão o tamanho do material processado pode ser controlado com mais precisão. O teste de relaxamento de tensão Mooney é que, após a conclusão do teste de viscosidade, o motor freia em 0.1 segundos e a borracha torcida na cavidade da matriz relaxará gradualmente. As mudanças de torque são medidas continuamente para obter a curva de relaxamento de tensão.

Ao fazer o teste de queima de Mooney, um rotor grande com um diâmetro de (38.10 ± 0.03) mm é geralmente usado. Quando a amostra é um material de borracha de alta viscosidade, um rotor pequeno com um diâmetro de (30.48 ± 0.03) mm é permitido. A temperatura do teste de queima de Mooney é geralmente 120 ± 1 °C. Seu objetivo é simular a temperatura do material de borracha durante o processamento e medir as características de vulcanização inicial do material de borracha nesta temperatura de processamento. Se houver necessidades especiais, outros testes podem ser usados ​​Temperatura experimental.

Preparação de amostra

1) A amostra é composta por dois pedaços de discos circulares, com 45 a 55 mm de diâmetro e 6 a 8 mm de espessura, um dos quais tem um furo de ￠8 a 10 mm perfurado no meio.

2) A superfície de teste deve estar livre de impurezas e poros.

3) Após o processamento, a amostra deve ser armazenada em temperatura ambiente por 2 horas, mas não deve exceder 10 dias.

Etapas operacionais

1) Ligue e religue a máquina e o computador, respectivamente, e verifique se as ferramentas e acessórios necessários estão no lugar.

2) Abra o software de teste do computador e defina os parâmetros relevantes, como temperatura de teste, seleção de fórmula, tempo de teste (pré-aquecimento por um minuto, teste por 4 minutos), etc.

3) pré-aqueça a cavidade da matriz e o rotor até a temperatura de teste e permitindo que atinja um estado estável. Quando o viscosímetro Mooney gira sem carga no rotor, a leitura do valor Mooney no PC deve estar dentro da faixa de ± 0.5.

4) Abra a cavidade da matriz, passe o eixo do rotor pelo furo central da amostra furada, então insira o eixo no furo da matriz inferior, finalmente coloque com precisão a outra amostra no rotor. (Ao testar borracha de baixa viscosidade, você pode colocar uma película resistente a altas temperaturas entre a amostra e as matrizes superior e inferior para evitar que a borracha contamine a cavidade da matriz.) Então feche rapidamente a cavidade da matriz, e o sistema inicia a cronometragem automaticamente a partir do momento em que a cavidade da matriz é fechada. O tempo geral de pré-aquecimento para a amostra é de 1 minuto, mas outros tempos de pré-aquecimento também podem ser usados ​​conforme necessário.

5) Após a amostra atingir o tempo de pré-aquecimento, o sistema liga automaticamente o motor para girar o rotor a uma velocidade de (2.00 ± 0.02) r/m e registra imediatamente os valores de Mooney durante o teste.

6) Após 60 minutos de teste, o teste pode ser interrompido quando a amostra ainda não parecer queimada ou seu valor Mooney não aumentar do valor mínimo para 18 ou 35 valores Mooney.

7) Após o teste ser concluído, o sistema abrirá a cavidade da matriz automaticamente. Você pode retirar a amostra e armazenar ou imprimir os dados do teste.

Expressão de resultado

O tempo de queima de Mooney é t3 ou t5 na curva.

t3 – o tempo desde o início do teste até o ponto em que a viscosidade do composto cai ao seu ponto mais baixo e então aumenta em 3 valores de viscosidade Mooney no caso de um teste com um rotor pequeno.

t5 – o tempo desde o início do teste até o ponto em que a viscosidade do composto cai ao seu ponto mais baixo e então aumenta em 5 valores de viscosidade Mooney no caso de um teste com um rotor grande.