02 Viskozita Mooney

LABORATORNÍ CVIČENÍ Z PŘEDMĚTU

G U M Á R E N S K Á T E C H N O L O G I E

Ú l o h a č. 2.

VISKOZITA MOONEY

1. PŘEDMĚT ÚLOHYPředmětem úlohy je stanovit, jak rychlost vulkanizace, tak viskozitu kaučukové směsi na vulkametru Mooney.

2. PODSTATA ÚLOHYPodstatou úlohy je z grafických závislostí určit viskozitu kaučukové směsi Mooney [ML] při 100°C a aktivační enrgii vulkanizace pro danou kaučukovou směs. Ta je stanovena na základě závislosti kroutícího mementu na čase při dalších třech od sebe se lišících teplotách.

3. PŘÍSTROJE, POMŮCKY A CHEMIKÁLIE

3.1. Kaučuková směs3.2. Reometr Monsanto 1003.3. Celofán folie3.4. Kožené rukavice3.5. Pravítko3.6. Kalkulačka (vlastní)3.7. Laboratorní plášť (vlastní)

4. ZKUŠEBNÍ POSTUP4.1. Popis přístroje

Hlavní částí laboratorního přístroje Mooney je vyhřívaná komora s drážkovaným rotorem. Po vložení kaučukové směsi do předem vyhřáté komory se rotor začne otáčet jednotnými otáčkami. Dle teploty formy je možno pracovat ve dvou teplotních režimech:

- měření viskozity Mooney (100°C)- měření rychlosti vulkanizace

4.2. Obsluha přístroje

Manipulace s přístrojem je prováděna výhradně za asistence vyučujícího. Je nutné dodržovat a řídit se jeho pokyny.

5. VYHODNOCENÍ ZKOUŠKY

5.1. Viskozita MooneyViskozita Mooney je hodnota na křivce při 100oC odečtená po 4 minutách od spuštění rotace rotoru. Podstatou zkoušky je stanovení kroutícího momentu, v jednotkách mooney, při otáčení rotoru v komoře naplněné zkoušeným materiálem. (viz obr. 1). Pozn. : směs v komoře nevulkanizuje!

1/3

5.2. Rychlost VulkanizaceJestliže je teplota dutiny dostatečně vysoká, začne v ní materiál vulkanizovat.Toto se projeví nárůstem kroutícího momentu v důsledku vzniku intramolekulárních příčných vazeb. Rychlost vulkanizace je definována vztahem (1), tedy jako podíl 30 jednotek mooney a rozdílu času potřebného ke zvýšení kroutícího momentu z 5°ML na 35°ML (vztah 1).

Bezpečnost je doba potřebná ke změně viskozity vlivem navulkanizování zkoušeného materiálu při dané teplotě o 5°ML nad nejnižší naměřenou hodnotu kroutícího momentu. Čas se počítá od okamžiku uzavření formy (na obrázku 2 je tato označena jako t5).

Obr.1 – měření viskozity Mooney Obr. 2 – stanovení rychlosti vulkanizace Mooney

střední rychlost vulkanizace: [°ML/min] (1)

kde 30 - smluvený vzestup plasticity v jednotkách ML (viz obr.2)

t - čas v minutách potřebný ke zvýšení plasticity z 5°ML na 35°ML

Stanovení aktivační energie vulkanizace provedeme na základě Arrheniova vztahu:

(2)

kde u – střední rychlost vulkanizace

C - konstanta

E - aktivační energie zdánlivá [ J/mol ]

R - universální plynová konstanta 8.314 [ J/mol.K-1]

T - absolutní teplota [ K ]

Zlogaritmováním předchozí rovnice získáme:

(3)

2/3

vynesením této rovnice v semilogaritmických souřadnicích tedy log u - oproti 1/T, dostaneme přímku, z jejíž směrnice obdržíme hodnotu E.

Jsou-li známy reakční rychlosti alespoň při dvou teplotách, lze vypočítat zdánlivou aktivační energii z následující rovnice:

(4)

6. ZÁPIS O ÚLOZE6.1. Kdo a kdy zkoušku prováděl6.2. Název a recepturu y dané směsi6.3. Tabulkově zpracovanou hodnotu viskozity mooney (100°C)6.4. Tabulkově zpracované hodnoty bezpečnosti, rychlosti vulkanizace pro

všechny tři teploty6.5. Tabulkově zpracované hodnoty energie vulkanizace pro všechny

dvojice teplot6.6. Graf log u =f(1/T)+C, odečtenou směrnicí a výpočtem aktivační

energie (na základě grafických hodnot)6.7. Přiložené výsledky s podpisem vyučujícího přiložit jako přílohu6.8. Diskuzi nad výsledky6.9. Závěr

7. ODKAZ NA NORMYISO 289 Determinations using a shearing-disc viscometer -- Part 1:

Determination of Mooney viscosityASTM D 1646 Standard Test Methods for Rubber—Viscosity, Stress

Relaxation, and Pre-Vulcanization Characteristics (Mooney Viscometer)

DIN 53523-3 Testing of Rubber and Elastomers; Testing with the Mooney Shearing Disk Viscometer; Determining the Mooney Viscosity

Upravil: Petr Konečný

3/3