Среднеквадратичной ошибки измерения.
|
Образец /время вулканизации |
№ образца |
σp |
σр-σсp |
(σр-σсp)2 |
S |
|
2/5 |
1 |
281,0274 |
-3,6062 |
13,0050 |
|
|
2 |
265,1764 |
-19,4572 |
378,5830 |
| |
|
3 |
293,3507 |
8,7171 |
75,9877 |
| |
|
4 |
276,3042 |
-8,3295 |
69,3801 |
| |
|
5 |
290,1484 |
5,5148 |
30,4132 |
| |
|
6 |
301,7946 |
17,1610 |
294,5004 |
13,129 | |
|
ср.знач. |
284,6336 |
| |||
|
2/10 |
1 |
272,1547 |
-7,8568 |
61,7293 |
|
|
2 |
279,1014 |
-0,9101 |
0,8283 |
| |
|
3 |
277,0147 |
-2,9969 |
8,9814 |
| |
|
4 |
277,2003 |
-2,8113 |
7,9032 |
| |
|
5 |
284,6389 |
4,6274 |
21,4125 |
| |
|
6 |
289,9593 |
9,9477 |
98,9571 |
6,322 | |
|
ср.знач. |
280,0115 |
| |||
|
2/20 |
1 |
224,3590 |
-15,5497 |
241,7930 |
|
|
2 |
256,4103 |
16,5016 |
272,3023 |
| |
|
3 |
234,8632 |
-5,0455 |
25,4570 |
| |
|
4 |
236,5164 |
-3,3923 |
11,5078 |
| |
|
5 |
251,8720 |
11,9634 |
143,1218 |
| |
|
6 |
235,4312 |
-4,4774 |
20,0474 |
11,952 | |
|
ср.знач. |
239,9087 |
| |||
|
2/25 |
1 |
231,7715 |
-1,4920 |
2,2262 |
|
|
2 |
228,1528 |
-5,1107 |
26,1195 |
| |
|
3 |
245,4ф992 |
12,2357 |
149,7114 |
| |
|
4 |
248,3444 |
15,0808 |
227,4320 |
| |
|
5 |
220,0292 |
-13,2343 |
175,1475 |
| |
|
6 |
225,7841 |
-7,4794 |
55,9418 |
11,283 | |
|
ср.знач. |
233,2635 |
| |||
Таблица 5 - Средние значения рассчитанных данных.
|
Образец/время вулканизации |
σ100 МПа |
σ200 МПа |
σ300 МПа |
σ400 МПа |
σр МПа |
Eотн, % |
Ѳотн, % |
|
2/5 |
34,0680 |
75,4774 |
144,1860 |
215,0354 |
284,6336 |
504,8 |
13,9394 |
|
2/10 |
40,1069 |
91,7716 |
157,8247 |
216,3095 |
280,0115 |
516,0 |
13,9394 |
|
2/20 |
32,3631 |
80,7187 |
138,7726 |
199,3860 |
239,9087 |
505,8 |
12,7273 |
|
2/25 |
31,3453 |
72,6802 |
129,6627 |
183,1383 |
233,2635 |
505,6 |
9,09091 |
По полученным усредненным значениям строим зависимости показателей от времени вулканизации:
Рис.1 "Влияние времени вулканизации на напряжение при заданных относительных удлинениях".
Рис.2
"Влияние времени вулканизации на
напряжение при разрыве".
Рис.3 " Влияние времени вулканизации на относительное удлинение при разрыве ".
Рис.4 "Влияние времени вулканизации на относительное остаточное удлинение".
На графиках наблюдается ярко выраженный максимум, что свидетельствует о наличии оптимального времени вулканизации в интервале от 5 до 20 мин. Наличие максимумов объясняется тем, что в начальный период вулканизации увеличение числа сшивок ведет к образованию пространственной вулканизационной сетки. С увеличением продолжительности вулканизации, уменьшается относительное удлинением при разрыве, возрастает твердость в связи с образованием пространственной вулканизационной сетки, прочностные показатели растут. При достижении определенного значения степени сшивания, эти показатели достигают максимального значения. При дальнейшей вулканизации образование избыточного количества поперечных связей ведет к затруднению ориентации макромолекул в направлении деформирования, что сказывается на прочностных показателях (они уменьшаются). Образование пространственной вулканизационной сетки ведет к уменьшению доли пластической деформации. При этом относительное остаточное удлинение уменьшается.
2. Определение содержания свободной и связанной серы.
Вторым этапом нашей работы стало определение количества связанной и свободной серы. Из каждого образца мы заранее приготовили по 2 г. мелко нарезанной крошки. Берем точные навески крошки из каждого образца, помещаем их в колбы на 250 мл и заливают 100 мл сульфата натрия. Экстракция крошки проводится при кипячении на электроплитках в течение 2 ч с момента закипания раствора. При этом свободная сера реагирует с сульфитом натрия, образуя гипосульфит натрия. Затем охлаждаем колбы, прибавляем в каждую 10 мл формалина для связывания избытка сульфита натрия, 20 мл 20% уксусной кислоты, небольшое количество раствора крахмала и титруют по каплям 0,1 раствором йода.
Процентное содержание свободной серы рассчитываем по формуле:
где: A - объем (мл) раствора йода, пошедший на титрование .
B - поправка на титр йода (1,02)
M - навеска резины (г)
Количество
связанной серы для каждого времени
вулканизации вычисляем по формуле:
где: S0 - количество свободной серы в сырой смеси, (%) (необходимо полученный результат сопоставить с содержанием серы по рецепту резиновой смеси)
Sсвоб. - содержание свободной серы в вулканизате (данные титрования).
Таблица 6 - Влияние времени вулканизации на содержание связанной серы.
|
Время, мин |
Навеска, г |
Обьем йода, мл |
Содержание свободной серы, % |
Содержание связанной серы, % |
|
сырая |
2,00 |
9,3 |
1,51776 |
0 |
|
5 |
2,00 |
1,3 |
0,21216 |
1,03784 |
|
10 |
2,00 |
1,0 |
0,1632 |
1,0868 |
|
20 |
2,00 |
0,5 |
0,0816 |
1,1684 |
|
25 |
2,00 |
0,3 |
0,04896 |
1,20104 |
3. Определение плотности вулканизационной сетки по данным равновесного набухания резин в м-ксилоле (толуоле).
Третьим этапом работы было определение плотности вулканизационной сетки по данным равновесного набухания резин в толуоле.
Из каждого вулканизата вырезаем по три маленьких образца различной формы (прямоугольник, квадрат, треугольник) Затем взвешиваем сухие фигурки и помещаем их в бюксы, отмечая для каждого бюкса время вулканизации образца. В бюксы заливаем растворитель плотно закрываем крышкой и оставляем на неделю. Спустя неделю образцы вынимают из растворителя пинцетом, промокают фильтровальной бумагой, и взвешивают на весах. Взвешенные набухшие образцы отправляются на полтора часа сушится в печь, затем опять взвешиваются.
Для каждого образца рассчитывают равновесную степень набухания:
*100
Wн и Wс - массы набухшего и высохшего образца
P - массовая доля каучука в вулканизате.
ρк-ка и ρр-ля - плотности каучука и растворителя:
для каучука СКИ-3 - ρ = 0,92 г/см3, для толуола - 0,874 г/см3.
Таблица 7 - Масса сухих, набухших, высушенных образцов и равновесная степень набухания полимера разных форм и времени вулканизации.
|
Образ ец |
Wс |
Wнаб |
Wвыс |
Q |
Qср | ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
2/5 |
18 |
20 |
34 |
32 |
41 |
80 |
17 |
19 |
33 |
0,9288 |
1,2188 |
1,4992 |
1,21561 |
|
2/10 |
9 |
18 |
26 |
21 |
45 |
69 |
8 |
17 |
25 |
1,7105 |
1,7338 |
1,8526 |
1,76563 |
|
2/20 |
23 |
24 |
33 |
58 |
58 |
90 |
22 |
23 |
32 |
1,7225 |
1,6018 |
1,9079 |
1,74407 |
|
2/25 |
23 |
29 |
35 |
65 |
76 |
85 |
22 |
28 |
34 |
2,0574 |
1,8045 |
1,5789 |
1,81362 |
Для каждого времени вулканизации рассчитываем среднее значение равновесной степени набухания Q (в долях, а не в процентах) и затем по формуле Vk = 1 /(1+Q ) - находим объемную долю каучука в набухшем образце. Концентрацию отрезков молекулярных цепей в вулканизате
Nc = ρ / Mc (моль/см3 ) рассчитывают по уравнению Флори - Ренера
χ - параметр взаимодействия полимера с растворителем. ( 0,34)
Молярный объем растворителя V0 = M.m. / ρр-ля=105 м3/моль
Полученные результаты сводим в таблицу 8.
Таблица 8. Определение плотности вулканизационной сетки по данным
равновесного набухания резин.
|
Образец |
Q |
Qср |
1/Qср |
Vk |
Nc моль/см3 | ||
|
|
|
| |||||
|
2/5 |
0,009288 |
0,012188 |
0,014992 |
0,012156 |
82,26319 |
0,98799 |
0,0113944 |
|
2/10 |
0,017105 |
0,017337 |
0,018526 |
0,017656 |
56,63686 |
0,98265 |
0,0085179 |
|
2/20 |
0,017225 |
0,016018 |
0,019079 |
0,017441 |
57,33711 |
0,982858 |
0,0086112 |
|
2/25 |
0,020574 |
0,018045 |
0,015789 |
0,018136 |
55,13819 |
0,982187 |
0,0083146 |
