ICS 83.060
G 40
GP
中华人民共和国国家标准
GB/T1232.4—2017/IS0289-4:2003
未硫化橡胶 用圆盘剪切黏度计进行测定
第4部分：门尼应力松弛率的测定 Rubber,unvulcanizedDeterminations using a shearing-disc viscometer-
Part 4:Determination of the Mooney stress-relaxation rate
(ISO 289-4:2003,IDT)
2018-02-01实施
2017-07-12发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
发布 中华人民共 和 口国
国家标准
未硫化橡胶 交用圆盘剪切黏度计进行测定
第4部分：门尼应力松弛率的测定 GB/T1232.42017/ISO 289-4;2003
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中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100029) 北京市西城区三里河北街16号（100045）
网址www.spc.net.cn
总编室：(010)68533533 发行中心：(010)51780238
读者服务部：(010)68523946 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷
各地新华书店经销
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开本880×12301/16 印张0.75字数20千字
2017年7月第一版 2017年7月第一次印刷
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书号：155066·1-57024定价 16.00元 GB/T1232.4—2017/ISO289-4:2003
前言
GB/T1232《未硫化橡胶用圆盘剪切黏度计进行测定》拟分为以下四个部分：
第1部分：门尼黏度的测定；一第2部分：初期硫化特性的测定；一第3部分：无填料的充油乳液聚合型丁苯橡胶Delta门尼值的测定；第4部分：门尼应力松弛率的测定。 本部分为GB/T1232的第4部分。 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本部分使用翻译法等同采用ISO289-4：2003《未硫化橡胶用圆盘剪切黏度计进行测定 第4部
分：门尼应力松弛率的测定》。
本部分由中国石油和化学工业联合会提出。 本部分由全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会（SAC/TC35)归口。 本部分起草单位：赛轮金宇集团股份有限公司、怡维怡橡胶研究院有限公司、朝阳浪马轮胎有限责
任公司、中国石化集团资产经营管理有限公司巴陵石化分公司、风神轮胎股份有限公司、三角轮胎股份有限公司、山东玲珑轮胎股份有限公司、贵州轮胎股份有限公司、广州丰力橡胶轮胎有限公司、杭州朝阳橡胶有限公司、北京橡胶工业研究设计院、北京瑞达宇辰仪器有限公司、江苏明珠试验机械有限公司、江苏新真威试验机械有限公司、泰州市罡杨橡塑有限公司、上海法森检测技术有限公司、北京化工大学、东莞市科技咨询服务中心。
本部分主要起草人：杨文真、程洪方、朱毅、刘爱芹、李春香、苗亚芬、段青兵、李尚英、任绍文、 麻天成、倪淑杰、许秋焕、栾德文、朱家顺、冯萍、杨向荣、葛红薇、陈家辉、纪雪华、谢君芳、李静、陈立芳、 陈磊、包达飞、沈克会、阀智谦、孙志清、龚剑鸣、俞福熙、房志坚。
I GB/T1232.4—2017/ISO289-4:2003
引言
GB/T1232.1一2016中定义的门尼黏度，是被广泛采纳的橡胶特征参数之一。然而仅靠门尼黏度的结果还不能有效表征橡胶的其他流变性能。比如，门尼黏度不能反映生胶和未硫化橡胶的弹性特征[2]。黏性和弹性的变化是相对独立的，因此，有必要研究一种可以包含两种特征参数测试的试验过程。
门尼黏度测试在特定的剪切速率下进行，并且胶料表现出与剪切速率相关的黏性。测试随剪切速率变化的橡胶门尼黏度所需的复杂测试设备已经具备。一般来讲，这类设备的操作复杂，测试结果解读困难，不适合作为当前的标准质量控制工具。
正如文献[3]所述，在未硫化橡胶流变学中，门尼应力松弛与弹性效应相关。门尼应力松弛相对容易测量，且只需在标准门尼黏度测试结束后额外增加几秒钟的时间就能测得。门尼应力松弛率参数与门尼黏度相互独立。
门尼应力松弛结合常规的门尼黏度，可以更好地描述未混炼及混炼的未硫化橡胶的黏-弹特性[14]。 门尼应力松弛测试已被推荐为质量控制工具[4}[5]。
本部分所描述的门尼应力松弛短时间间隔测量方法是经过改进的评估程序。使用短时间间隔评估相比长时间间隔评估具有更好的再现性。
用短时间间隔方法，可以在门尼应力松弛试验中获得橡胶流变性能的一个主要参数一门尼应力松弛速率(MSR)，即转矩随时间的衰减率[16][17)[18][19]。
门尼应力松弛率也曾被称做“斜率”，而“斜率”有时呈正值也有时呈负值。本部分所述方法使用一
个特定的评估区间，参数结果始终为正值，并采用特定名称[6][7J[8[15]。
数据表明，尽管使用短时间评估间隔，本方法仍然可以区分具有不同高分子量组分的聚合物(EPDM)。
I GB/T1232.4—2017/ISO289-4:2003
未硫化橡胶用圆盘剪切黏度计进行测定
第4部分：门尼应力松弛率的测定
1范围
GB/T1232的本部分规定了使用圆盘剪切黏度计测量生胶或未硫化混炼胶的应力松弛率（MSR）的方法，本方法通过门尼黏度的测量获得材料除黏性响应之外的弹性响应特征。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T1232.1一2016未硫化橡胶用圆盘剪切黏度计进行测定第1部分：门尼黏度的测定 (ISO289-1:2014,IDT)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
门尼应力松弛率 Mooneystress-relaxationrate MSR 门尼黏度测试结束时转子停转后，在规定的时间间隔内，转矩和时间的对数线性回归曲线斜率的绝
对值。
注：门尼应力松弛率测试是一种时间跨度很宽的应力松弛测试，本测试在规定的松弛时间间隔内对聚合物的结构
敏感。
4原理
本试验是在门尼黏度测试结束后立刻进行门尼转矩衰减的测试。门尼黏度测试结束后转子突然停止旋转，记录转矩随时间的衰减关系。按照理论假设的幂律定律有效性，在短时间间隔内评估转矩的变化率。
5设备
使用GB/T1232.1一2016规定和校准的设备。此外，该设备圆盘应能在0.1S的时间内停止旋转，
为静止转子重置转矩零点至静态零点，并在转子停转之后至少每0.2s记录一次转矩值。
注1：转子静止和旋转时的转矩零点不同。建议每次测量前将旋转转子的转矩零点重置。这也会导致在预热时出
现负的转矩信号，如图1。 注2：推荐使用隔离膜。隔离膜聚合物的类型和厚度对结果是有影响的。本部分是基于使用20μm、DSC峰值温度
为161℃（第二次加热曲线）的聚丙烯薄膜。
1 GB/T1232.4—2017/ISO289-4:2003
6 6试样制备
按照GB/T1232.1一2016中规定进行试样制备。
7 测试温度和时间
使用GB/T1232.1一2016中规定的测试条件。
8 测试步骤
紧接着GB/T1232.1一2016第7章所述的步骤进行以下测试。 如果测试时设备不能连续地记录门尼黏度值，需按照GB/T1232.1一2016的规定绘制曲线图。 注1：强烈推荐使用自动记录仪。推荐使用专门的数据采集软件，以实现自动化计算。 门尼黏度测试结束时，在0.1S内圆盘停止旋转，重置静止转子的转矩零点至静态零点，并至少每
0.2s记录一次转矩值。
注2：重置转矩至静态零点是必要的，这是因为在圆盘静止状态下，材料一旦完全松弛，则用于门尼黏度测试时的动
态零点将会产生负转矩值。转子停转后大多数聚合物的转矩松弛非常迅速，因此必须自动进行零点重置和松弛转矩值记录。
松弛数据在转子停转1.6s后开始收集，持续到停转后5.0S。通常会得到18个数据点。典型的门尼黏度试验和随后的应力松弛试验曲线如图1所示。
注3：使用不同的评估时间间隔或者不同的数据采集方案会导致不同的门尼应力松弛率结果。因为随着松弛时间
的延长信噪比信号会降低，所以评估时间间隔越长，误差可能越大。在本部分中大部分试验都是基于EPDM。 对于其他的聚合物，不同的评估时间间隔和/或数据采集方式可能更合适。与本部分的差异宜经过供应商和客户的认可，通常应在测试报告中进行说明。 - 90 80 70 60 50
4
40 30 20 10 Y 0
1
1
1
420 X
60
120
240
300
360
180
O
-10 H
说明： 1 - -预热时间；
门尼黏度部分；应力松弛部分；
2 3 x - -时间t，单位为秒(s)； Y- -转矩T，门尼单位。
图1包含门尼应力松弛部分的门尼黏度曲线
2 GB/T1232.4-—2017/IS0289-4:2003
9 结果计算和表示
对门尼应力松弛率数据（转矩随时间变化的数据）的分析包括： a）绘制转矩（门尼单位)对时间（s）的1g-lg的双对数变化曲线，如图2所示；计算材料响应的幂律模型常数，按式（1)进行计算：
b)
T=k(t)e
·(1)
式中： T—应力松弛试验中测得的门尼值(转矩)； k一为常数，等于转子停转后1s时的转矩值（门尼单位）；
转子停转后的时间，单位为秒（s)；一是确定应力松弛率的一个指数。
t-
d
对式（1)两侧进行对数变换，就得到式（2）：
lg T=α(lg t)+lg k
..(2)
这是一个以α为斜率的线性回归方程，lgk等于截距，lgT和lgt分别为因变量和自变量。lgT和 lgt的曲线图见图2，图中曲线的斜率(lgT/1gt)等于α。将斜率的绝对值|α|四舍五入取小数点后3位就得到了门尼应力松弛率。
按如下格式表示试验结果：
MSR=0.941±0.006
注：在这个表达式中值0.006代表了该回归分析的标准误差，它是计算MSR值的随机误差的估计值。其计算式
如下：
2e
.(3)
Z (X, -X)2
式中： n 测量次数；
一测量值与基于线性回归所得估计值的差值，即残差。
ei -
MSR结果宜始终与门尼黏度结果一起进行报告。
3