在橡膠工業中，生膠的可塑性是衡量橡膠加工性能的重要指標。可塑性直接影響混煉、壓延、擠出等后續工序的工藝參數設定，同時也是評估生膠質量穩定性和抗老化能力的關鍵依據。華萊士快速塑性計正是為滿足橡膠行業對未硫化橡膠可塑性快速檢測需求而設計開發的專業儀器。

 

華萊士快速塑性計是測試天然橡膠或未硫化橡膠塑性值的一種通用方法，可獲得橡膠的塑性保持率（PRI）。該方法由英國Wallace Instruments公司提出并標準化，因其操作簡便、測試快速、結果重復性好，在橡膠生產企業和科研機構中得到了廣泛應用。本文將從工作原理、結構組成、技術參數、應用領域及標準符合性等方面，對華萊士快速塑性計進行技術闡述。

 

二、工作原理

 

華萊士快速塑性計基于改良的平行板壓縮原理工作，采用自動定時的“預熱”和“加載”兩個階段完成測試。儀器將待測樣品放置在兩塊圓柱形平行板之間，平行板保持在100℃的恒定溫度。測試流程如下：

 

第一步，樣品預熱階段。樣品先被壓縮至1mm固定厚度，在此狀態下保持15秒，使樣品溫度達到與平行板之間的溫度平衡。

 

第二步，加載測量階段。儀器施加100N的恒定壓縮力持續15秒。在此階段結束時，儀器測量并記錄樣品被壓縮后的最終厚度。華萊士塑性值的單位定義為0.01mm厚度，即厚度讀數直接以塑性值單位顯示，而非實際毫米數。

 

測試原理的物理基礎在于：未硫化橡膠在一定溫度和壓力作用下會發生塑性流動。塑性值越大，表示樣品抵抗壓縮的能力越強，即可塑性越小；塑性值越小，表示樣品越軟，可塑性越大。通過這一簡單而標準化的壓縮測試，可以快速量化橡膠樣品的可塑性能。

 

三、結構與系統組成

 

主機部分由外殼、機械裝置、控制系統、溫控系統、顯示系統和輸入輸出部件組成。主機采用鋁合金鑄件整體成型，保證了機械結構的剛性，有效減少了測量過程中產生的系統誤差。上壓板配備了三種不同直徑規格：7.3mm、10mm和14mm。其中10mm直徑壓板為標準配置，安裝于主機上，適用于常規塑性范圍樣品的測量；7.3mm和14mm壓板作為附件提供，用于測量超出常規塑性范圍的樣品。下壓板直徑為16mm。

 

樣品裁刀用于將待測橡膠樣品沖切成標準尺寸的圓柱形試樣。標準試樣尺寸為直徑13mm、厚度約3mm，體積約為0.4cm³。按照國際標準規定，試樣在放入儀器之前需包覆于兩層專用測試紙之間，以防止材料粘附于壓板或產生滑動。

 

O14老化箱是與P14塑性計配合使用的重要附屬設備。其功能是在140℃±0.5℃的恒溫環境中對樣品進行為期30分鐘的熱老化處理。老化箱容量較大，可同時放置多達48個樣品，溫度恢復時間在2分鐘內可恢復至140℃。

 

厚度計用于在測試前精確測量樣品的初始厚度，確保測試的一致性。

 

四、塑性保持率PRI的測定

 

塑性保持率（Plasticity Retention Index，PRI）是評價天然生膠耐熱氧化性能的重要指標，也是華萊士快速塑性計的核心應用之一。

 

PRI的測定需要通過兩個步驟完成：第一步，按照標準方法對未老化的樣品進行塑性值測試，測得結果記為P?；第二步，將同一樣品在O14老化箱中以140℃±0.5℃的溫度老化30分鐘后，測得老化后的塑性值記為P??。PRI的計算公式為：PRI=(P??/P?)×100

 

其中，P??為老化后樣品測試結果的中位值，P?為未老化樣品測試結果的中位值。PRI值越高，表明生膠的耐熱氧化性能越好。PRI值還可用于評價防老劑的防護效果——保持指數越高，防老劑對橡膠的保護效果越好。

 

五、技術參數與型號規格

 

華萊士快速塑性計的主要技術參數如下：

 

溫度控制方面，P14/1、P14/2和P14/3型號的壓板溫度為100℃±0.5℃。P14/VT可變溫型號的壓板溫度可在50℃至180℃范圍內連續調節，適用于合成橡膠的流動性表征，可作為一種替代門尼黏度計的低成本方案。

 

加載參數方面，壓縮力為100N，測試流程分為15秒預熱階段和15秒加載階段，總測試時間為30秒。加壓系統采用標準砝碼直接加載，克服了電磁彈簧加載方式可能產生的不穩定和零點漂移缺陷。

 

測量精度方面，塑性值精度優于0.1個塑性值單位，厚度測量裝置的分辨率可精確到0.01mm。

 

電源與尺寸方面，主機電源為AC 220V 50Hz，主機外形尺寸約為420mm（高）×300mm（寬）×360mm（深），整機重量約25kg。

 

六、標準符合性

 

華萊士快速塑性計符合多項國際和國內標準，包括：BS 903:Pt.A59、ISO 2007《未硫化橡膠塑性測定快速塑性計法》、ASTM D3194《未硫化橡膠塑性標準測試方法》、ISO 2930《天然生膠塑性保持率測定》等。

 

在國內標準體系方面，該設備符合GB/T 3510-2006《未硫化膠塑性的測定快速塑性計法》以及GB/T 3517-2014《天然生膠塑性保持率（PRI）的測定》。

 

七、型號選擇

 

華萊士快速塑性計有多個型號可供選擇。P14/1為基礎自動型，內置診斷功能，配備LED壓板溫度指示和RS232計算機接口。P14/2在P14/1基礎上增加了緊湊型打印機，支持單值/中值操作模式，可記錄測試時間與日期。P14/3在P14/2的基礎上配備了數據輸入終端及鍵盤。P14/VT可變溫型專為合成橡膠測試設計，可作為門尼黏度計的替代方案，快速測試合成橡膠的流動性。