TOP LED 硫化的发生机理及预防对策
工程部
【摘要】： 本文阐述了硫化对于LED 的不良影响以及硫的主要来源，并探讨了预防硅胶工艺LED 发生
硫化的几种可行性方案。透过物料特性，明确不同封装工艺白光的优缺点，供用户增强认识。从硅胶特性来看，如何用好硅胶封装之LED 显得尤为关键。同时，通过各种抗硫化实验的对比，为产品工艺的优化提高相关技术支持。
【关键字】： TOP LED ； 白光； 硅胶； 硫化； PCB 1 前言
一直以来，半导体照明市场对于白光LED 的高光效、高可靠性、低光衰、长寿命、高性价比的要求从未间断过。而作为目前性价比较高的TOP 系列白光LED 显然适应了市场这种需求，其中3528、5050等规格白光更是成为了照明市场的主流。除了工业化、大批量投产带来的价格大幅下降原因外，关键因素是采用硅胶（高分子有机硅）取代传统的EPOXY （环氧树脂）作为封装材料，在散热效果方面取得了前所未有的突破，这为小功率LED 用于照明提供了先决条件。 尽管硅胶具有其他密封材料如环氧、硅树脂所不具备的应力小、抗紫外、散热效果好等优点，但由于硅胶存在透氧透湿的特性，导致硅胶工艺LED 同时也具有对湿度敏感、空气中的氧气易穿透的缺点。故针对该特点，在实际应用中应做好针对性的防护措施。 2 什么是LED 的硫化？
LED 的硫化是由于环境中的硫（S 2ˉ）元素通过渗透进入LED 支架内部，在一定温、湿度条件下（热量促使分子运动加剧），-2价的硫与+1价的银发生化学反应生成黑色Ag 2S 的过程。 因为结构、及工艺方面的原因，目前硫化现象基本发生在TOP 系列 LED 之中。
2
镀银支架 硅胶工艺LED
图1. 硫化的产生过程
Ag
质含硫时，硫元素通过
渗透进入LED 内部，产生硫化反应
LED 的硫化只发生在支架功能区，并导致LED 光电性能的改变
Ag 2S
3 LED 发生硫化的危害
发生硫化后的LED 早期表现为支架功能区黑化，光通量严重下降，色温出现明显漂移。
硫化产品的发光效果 正常品的发光效果
图2. 发生硫化的LED 亮度明显降低
硫化产品外观 正常产品外观
图3. TOP LED 硫化前后的外观效果
由于硫化银的电导率随温度升高而迅速增加，在出现硫化的LED 使用过程中，部分可能会 产生漏电现象，尤其是封装的晶片为小尺寸或者PN 结靠近底端的一类产品。而随着支架银层被硫化程度的加重，LED 最终将会完全失效，出现死灯问题。
图4. TOP LED 硫化前后的内部表现
4 TOP LED 硫化的发生环节
目前，无论是外资封装大厂，还是大陆的主要封装厂商，对于硅胶工艺LED 的硫化问题，都遇到了相同的困扰。就LED 封装厂家所获得的TOP LED 的硫化线索来源，基本为用户端在硫化异常发生之后来进行反馈，而由此引发的客诉处理起来也较为棘手。以LED 应用产品的制程来看，除了SMT 表面贴装和回流焊接采用设备操作外，其他工序多以手工作业为主，工艺较简单，产品具有易复制的特点。随着LED 相关产业的飞速发展，市场竞争愈加激烈，也正因LED 本身具有环保的优点，用户往往特别容易忽视产品物质安全、以及从整个应用系统层面提
高产品可靠性的成本投入。这就对LED 的整体能力的提升带来了更大的挑战，已不仅仅局限于市场初期阶段对光效、散热、售价的要求，其中产品的抗硫化能力摆在突出的位置。
通过对不同用户端出现的TOP LED 硫化问题的展开调查，确认硫化异常均发现于应用产品的老化——储存过程中。
图5. LED 应用产品的生产流程
尽管TOP LED 的硫化现象一般在通电老化过程中或成品入库存放以后才被发现，但事实上，在回流焊接过程中硫化就已经开始。硫在高温环境下的渗透能力增强，从而进入LED 灯体内部，累积在支架功能区的硫与银需经过一段时间的反应，才逐渐出现支架黑化现象。黑化的严重程度则主要取决于渗入LED 内部硫的含量。
图6. 硫化的产生
5 TOP LED 硫化的发生机理
自1993年第一颗蓝光LED 问世起， LED 应用于照明才真正得以成为现实。早期的LED 主要以直插式为主，由于结构的限制，采用环氧树脂进行封装，因而无法有效突破散热问题，来达到降低光衰、提高使用寿命。TOP LED （PLCC 表面灌注型发光二极管）的出现解决了这个技术难题，由于其尺寸小，对封装胶的选择更自由，行业内通过选用高分子有机硅（俗称硅胶）取代传统的环氧树脂来作为照明用白光LED 的外封胶，基本解决了光衰过快的问题。但硅胶同时存在的透湿透氧特性，对封装LED 的可靠性产生了一定影响，譬如当硅胶工艺的白光LED 接触到含硫物质时，硫元素极易渗透到支架功能区，与支架镀银发生化学反应。 那么，硫元素为什么能穿透硅胶呢?这是因为，硫和氧同属氧族元素，大气中的氧主要以
双原子分子O2形态存在，硫则主要以化合价态存在，具有氧化和成酸的特点。从化学元素周
期表上可知，硫的原子量与氧气分子量均32，由于硅胶具有透氧透湿性，当硅胶工艺LED 的环境周围含硫（S ）时，硫离子就极易穿透硅胶分子间隙进入LED 内部，与镀银层发生硫化反应。
S 2ˉ
S 2ˉ
S 2ˉ S 2ˉ S 2ˉ
S 2ˉ
S 2ˉ
S 2ˉ S 2ˉ
S 2ˉ S 2ˉ
S 2ˉ
图7. 黑化现象的渐进过程
通过以下具体案例分析，来进一步了解TOP LED 发生硫化时硫元素的来源。 测试项目：SEM+EDS
测试方法：取LED 引脚、支架功能区、PCB 焊盘，以及用户端库存PCB 板（刮掉外层白油，测试内层铜箔和焊盘区），将测试样品表面镀Pt 25s 后，按照标准作业流程放入扫描电子显微镜样品室中对测试位置进行放大观察，并用能谱仪检测出表面元素种类及含量。 测试前样品照片：
图8. 样品001
经焊接、组装后，LED 应用前，LED 外观正常
⑴检测支架功能区
图9. 样品表面SEM图（50X）图10. 样品EDS能谱图
表1. EDS测试结果（Atom%）
表2. EDS测试结果（Mass%）
⑵检测支架引脚和焊盘区
图11. 样品表面SEM图（60X）图12. 样品EDS能谱图
表4. EDS测试结果（Mass%）
备注：表1、2中012、013为支架功能区两个测试点；表3、4中的018为支架引脚部位的1个测试点，019为PCB焊盘上的1个测试点。
<结论>：从元素扫描数据来看，支架功能区和引脚，以及PCB均含有一定的硫元素，且不同区域硫含量存在差异。通过表1、2、3、4数据对比可发现支架引脚上S的含量远远
高于支架内部功能区，这表明硫元素为外界渗入。
- 6 -
测试前样品照片：
图13. 样品002
⑴ PCB 铜箔EDS 分析图
图14. 样品002（铜箔）表面SEM （30X ,500X ）
图15. 样品002（铜箔）EDS 测试能谱图
表5. 样品002（铜箔）EDS 测试结果（Mass%）
⑵ PCB 焊盘EDS 分析图：
图16. 样品002（焊盘）表面SEM 放大图（30X ）
图17. 样品002（焊盘）EDS 测试能谱图
表6. 样品002（焊盘）EDS 测试结果（Mass%）
<结论>：通过对用户端库存的PCB 板材进行SEM 、EDS 分析，检测铜箔（将外层的白油刮掉）和
焊盘区，发现在白油板与铜层相连的位置，其含硫量非常高，质量高达1.58%-3%左右，焊盘区硫的质量更高达3.55%，而干净的铜箔层则无硫成分。由此表明PCB 板材中的硫渗入TOP LED 内发生了硫化反应，由于不同部位硫含量存在差异，故硫化的严重程度并不一致。
6 不同封装工艺TOP LED 的抗硫化能力
根据市场特定的需求，目前TOP LED 主要有三种封装工艺，其优缺点如下：
为验证不同封装工艺白光LED 的抗硫化能力差异，将LED 行业内常用的四款封装胶水制成同一规格3528白灯,比较其硫化程度。
材料： A. 硅树脂封装工艺；B. 硅胶封装工艺；C. 硅树脂封装工艺；D. 硅树脂封装工艺 硬度对比： D ＞C ＞A,B,(硬度相当）
实验方法：浓度为10%的硫磺水中浸泡，存放24H ，观察外观效果 实验环境：25℃-28℃、RH55-65% 实验前后外观效果：
<结论>：实验表明,单纯从抗硫化能力来看，抗硫化能力： A ＜B ＜C ＜D,即硅树脂工艺白光要好
于硅胶工艺白光，且硬度越高，密封性越好，则抗硫化能力越强
.
B
A C
D
8 如何预防硫化问题的发生
由于硅胶产品本身具有的透氧透湿特性，其抗硫化能力从本质上较难提高。 单纯以封装厂商的改善行动来看，主要有以下二点：
第一， 针对追求初始光通量，在白光LED 光衰率方面要求不是较苛刻的用户，可以从产
品工艺上选用硬度较高的硅树脂作为TOP LED 的封装胶水，以某种程度上来提高产品自身的抗硫化能力。
第二， 寻求硅胶厂商支援，通过研究硫元素易穿透硅胶的特点，对高分子结构作适当改良，
减小分子间隙，增强硅胶工艺LED 的抗硫化能力。
但不论是硅胶、还是硅树脂工艺的TOP LED ，其本身的抗硫化能力也是相对的，那么就要求用户端在日常生产活动中注意硫的防护处理，采取相应行动措施。
⑴. 选用有质量保证的PCB 板材、焊料 、及其它配套辅料（如橡胶制品、硫磺皂都含有硫）。
从目前发生的几起硫化案例的PCB 板材所做的EDS 分析来看，市面上生产的很多板材均残留有不同含量的硫，尽管PCB 线路板生产厂家在制程工艺中会清洗板材，来消除含硫、含酸化学溶剂的残留，但普通的生产工艺较难完全清除干净。对此，需要对PCB 板残硫含量进行质量管控，一般以PCB 铜箔以上硫（S ）的含量最高不得超过0.5%为上限标准。
⑵. PCB 在刮锡膏前，预先对焊盘、露铜部位进行表面清洁处理（因高温下的硫较为活跃，
故最好采取PCB 板空过一次高温回流炉再做表面清洁处理方式），可极大降低PCB 表面残硫对LED 的不良影响。
⑶. 回流焊接完成后，通过对焊点位置进行清洁处理，消除或降低表面残留对LED 的危害。
⑷．LED 元件、LED 应用产品避免与含硫、氧化性物质存放于同一空间环境，TOP LED 白光产
品如未经密封处理，避免用于酸性环境下点亮。
打好乒乓球——技术篇一 作者：shiye 一、综述 此主题相关图片如下： 图1 读书讲究先把书读薄再读厚，打乒乓亦一样，先把它简单化然后再复杂！简单就是指击球的原理，即打和摩的关系，用同样的力击球可以打出不同旋转的球，现象的背后是科学的解释。然而球在空气中不仅受到重力的因素，由于对方击球给球带来的旋转并由此在空气中受气流影响，球的运行轨迹也发生着变化，这给我们击球带来难度，我们必须预判来球的线路、落点、旋转以及根据自己的站位和自身的技术特点来采取有效的技术回击来球，这就是复杂的问题，我们必须考虑拍形、引拍大小、挥拍方向和如何发力等。二、概念1、α—球拍和水平线的夹角；影响拍形。2、β—击球点球拍的挥动方向与水平线的夹角。3、γ—挥拍方向与球拍之间的夹角；影响旋转的重要因素。4、μ—挥拍方向与通过球拍和球接触点法线方向的夹
角。5、θ—球拍挥动方向和在击球点球的轨迹切线方向的夹角（图9）。 此主题相关图片如下： 图２三、球的旋转1、先来了解下击球的部位，如图3示，随着α的减小击球部位越来靠近球的上部，当α=0时球拍拍面与球的顶部相切。所以说很多文章说的击球的部位和拍形是一个道理。 此主题相关图片如下：
图３2、现在我们从经验中思考下图4引发的问题，假定球击球前球没旋转，当击球的某一点而挥拍方向不同时（即球拍竖直不变用力方向不同时）球的旋转变化。经验告诉我们F1击球即正碰球，球将没有旋转，随着角度的增大球旋转也将增强，到F6时理论上球的旋转最强。 此主题相关图片如下：
图４3、现在从理论上探讨下影响球的旋转因素，如图5示球受到力F的作用。根据理论力学原理可得：F=M+F’ M是F对球产生的力偶矩，它的大小决定了球 此主题相关图片如下： 图５的旋转强弱，而它的大小取决于力臂的大小。对球的受力点受力分析如图6示，可得出M=F＇cosγ，γ和M成反比；γ是影响球旋转的重要因素。理论上不管拍形如何即α的大小，只要γ保持一定，同样的力对球的旋转恒定。但由于球受重力和自身旋转的因素当
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/411297439.html, 乒乓球旋转运动力学分析 作者：杜志峰冀亚运岳慎强肖娟娟 来源：《现代交际》2011年第12期 ［摘要］在乒乓球运动中，旋转球是运动员运用最多的一项技术，是运动员在比赛中克敌制胜的法宝。如何在比赛中根据对手的实际情况发出相应的旋转球，获得最终的胜利是每一名优秀运动所必须拥有的技术。文章主要运用生物力学的原理来揭示其奥秘，找出乒乓球旋转的机理，为运动员掌握其技术提供一条捷径。 ［关键词］乒乓球旋转运动力学 ［中图分类号］G846 ［文献标识码］A ［文章编号］1009-5349（2011）12－0140－02 ［DOI］CNKI:22-1010/C.20111211.2239.001 一、分析力矩与球的旋转 如图1所示，给物体施加一个过质心“0”的推力，该物体就只能沿力的方向平动。 图1 图2 如图2所示，给物体施加一个偏离质心“0”点的作用力，物体就可在F的作用下即平动又产生旋转。其转动效果由F对“0”点产生的力矩大小决定。由以上分析可知，要使乒乓球旋转起来，则要给球施加一个不通过其球心的力的作用。 （一）摩擦力也能引起球的运动 从前面的分析可知，使球转动的关键在于作用在球上的力不通过球心，而这个力从何而来呢？这个力来源于球拍对球的摩擦力。如图3，在球拍击球的同时，使球拍对球有相对运动就能产生摩擦力。 图3 图4 图5 如图4，球拍击球的瞬间向上拉动球拍，则球受弹力F1作用下向前飞行f与球相切，产生使球逆时针旋转的效果，这就是兵乓球运动中的上旋球。同理，只要在球拍击球的同时向不同方向拉动球拍，就会产生不同方向且与球相切的摩擦力。
TrelleborgVibracoustic Wuxi Mixing Plant Rheometer Report MDR 300012.10.2017 / 14:47 T 185.0 ℃ 弹弹弹弹 S' [分分分] 时时 [分] 0.6 1.2 1.8 2.4 3.0 0.06.0 12.0 18.0 24.0 30.0胶胶 批批 班班 车班机机批试试时时温温 Scorch Time (TS 2) TC 10 Scorch Time (TS 1) TC 90S` Min S` Max 单单分℃分分分分分分分分分分目目目0.000.770.00 1.80 1.6519.35上上上0.00 - 0.000.67 - 0.870.00 - 0.00 1.60 - 2.000.50 - 2.8015.70 - 23.00控控上0.00 - 0.000.67 - 0.870.00 - 0.00 1.60 - 2.000.50 - 2.8015.70 - 23.00告告上 0.00 - 0.00 0.67 - 0.870.00 - 0.00 1.60 - 2.000.50 - 2.8015.70 - 23.00 F-GD7010A 171010TEST1 B1 012# 3.00185.000.880.840.71 1.89 1.5719.87F-GD7010A 171010try1 B1 012# 3.00185.000.700.620.63 1.190.9210.00F-GD7010A 171010try1 B1 012# 3.00185.000.860.840.70 1.90 1.6120.15F-GD7010A 171010try2 B1 012# 3.00185.000.920.890.75 1.95 1.6220.08F-GD7010A 171010TEST2 B1 012# 3.00185.000.890.860.73 1.93 2.1420.67F-GD7010A 171010TEST3 B1 012# 3.00185.000.900.870.73 1.93 1.8720.37F-GD7010A 171010TEST4 B1 012# 3.00 185.00 0.900.870.73 1.94 1.8720.00平平目0.8640.8270.711 1.819 1.65718.734最最目0.7000.6200.630 1.1900.92010.000最最目0.9200.8900.750 1.950 2.14020.670目标标 0.0750.0930.0390.2780.383 3.860标差差差（CV ） 0.144 0.187 0.092 0.255 23.089 20.606 MonControl analyses software , Copyright ? MonTech Werkstoffprüfmaschinen GmbH , Germany
对乒乓球旋转的力学分析 在乒乓球运动中，球自身的运动有不旋转和旋转两种形式。球的旋转包括上旋球、下旋球和侧旋球，其中上旋球（弧圈球）的应用更为广泛，主要表现在以弧圈球为主和快攻结合弧圈球技术被越来越多的运动员所采用。因此，在乒乓球运动中，对球旋转的研究尤其重要。遗憾的是在乒乓球的教学和训练中，人们较多的是对乒乓球的动作结构，技、战术等进行研究，而对球运动的原理探讨的比较少，这在一定程度上影响了乒乓球技术水平的提高。本文运用力学原理对乒乓球的旋转进行分析，为人们掌握乒乓球的旋转知识，提高乒乓球的教学效果和技术水平提供参考。 1 研究方法 1.1 运用力学的基本原理主要是运用伯努利定理和平行四边形法则，对乒乓球的旋转进行分析。 1.2 运用文献资料法根据课题需要，查阅了许多有关的文献资料。 2 分析讨论 2.1 飞行中旋转球的分析当作用力不通过球的重心，即有一个外力矩作用于球体上使球旋转时，由于球体前进时环流与空气相互作用的结果，球体周围的流线分布会产生很大变化。球旋转的程度和方向不同，产生的效果也不同。 2.1.1 对上旋球的分析上旋球在空中飞行时沿着横轴向前旋转（如图1），由于粘滞性，球会带动周围空气跟着它一起旋转。当球向前飞行时 ，球体上沿的空气环流与迎面空气阻力相反，这一区域的空气流速较小；而球体下沿空气环流与迎面空气阻力一致，这一区域的空气流速较大。根据伯努利定理，流速大的地方压强较小，流速小的地方压强较大，所以球的上沿压强大，下沿压强小，上、下沿产生了压力差，方向向下；由于球体的前沿和后沿环流与空气流动方向垂直，所以不引起压强差。根据平行四边形法则，球所受的合力（P ）指向球的前下方。从以上分析可知，上旋球在飞行过程中有下降趋势，飞行的弧线比较陡，飞行的距离比不旋转球要短些。图 ：注意附件 1，2 2.1.2 对下旋球的分析下旋球则相反，球飞行时沿着球的横轴向后旋转（如图2），球体上沿的空气环流与空气流动方向是一致的，球体下沿的空气环流与空气流动方向相反。所以球的上沿压强小，下沿压强大，上、下沿产生了压力差，方向向上；球的前沿与后沿没有产生压力差，球所受的合力（P ）指向球的后上方。因此，下旋球在飞行中有上升的趋势，飞行弧度大，飞行的速度越来越慢。 v F F v
乒乓球运动与力学原理 乒乓球运动是学生喜爱的一种体育活动，其中包含有许多力学知识，用力学知识来指导乒乓球运动，学生对物理知识会有更深的理解，对乒乓球运动会更加热爱。在乒乓球运动中主要有以下几方面与力学知识有关。 1力矩与球的旋转 在乒乓球运动中，旋转球是克敌致胜的法宝，那末如何使球能在前进中旋转呢? 如图l所示：给物体施加一个过质心“O”点的推力，该物体就只能沿力的方向平动。 如图2所示：给物体施加一个偏离质心“O”点的作用力，物体就可在F的作用下 既平动又产生旋转。其转动效果由F对O点产生的力矩的大小决定。 由以上分析可知，要使乒乓球旋转起来，则要求给球施加一个不通过其球心的力的作用。 2摩擦力与球的转动 从前面的分析可知，使球转动的关键在于作用在球上的力不通过球心，而这个力从何而来呢?这个力来源于球拍对球的摩擦力。如图3一5所示，在拍击球的同时，使拍对球有相对运动就能产生摩擦力。 如图3，拍击球的瞬间向上拉动球拍，则球受F和摩擦力f。两个力的作用，F弹球在F弹力作用下向前飞行的同时，f与球相切，产生使球逆时针过球心不产生力矩，弹旋转的效果，这即是乒乓球运动中的上旋球。 同理，只要在拍击球瞬间向不同方向拉动球拍，就会使球产生不同方向且与球相切的摩擦力(如图4、5)。 实际上在乒乓球运动中的：切、削、搓、拉、带、提等技术动作都是指拍与球接触。瞬间使拍与球产生侧向相对运动，从而使球受侧向摩擦力作用，而产生旋转 伯努利原理与弧线球3
在乒乓球飞行轨迹中，会出现许多轨迹不在同一竖直平面内的弧线球，类似足球中的香蕉球。这些球为何会出现不同的各种弧线，主要原因是空气在作怪。要解决这个问题就发现两纸条会相互吸6。在两条自由下垂的白纸条之间吹气，必须了解伯努利原理。请看图引，根据伯努利原理可知，流体流速大处压强小，而流速小处压强大，这样两纸片就受到。2F的作用而吸引和侧向压力F1 在乒乓球前进过程中，由于球的旋转也会产生类似情况，如图7所示，对下旋球来研究，球上方空气相对于球的流速小，而下方空气相对于球的流速大，这样就产生对球向下的侧向压力。 使球的飞行轨迹变低，而上旋球则刚好相反。对侧旋球会出现侧向压力，这种侧向压力的作用使球的飞行方向侧转，类似于足球的香蕉球。(如图8)轨迹①是不转球的抛物线型轨迹，而轨迹②是强侧旋球的S型轨迹线。 4、动量定理与接发球 乒乓球运动中，对付高速、强旋转球是非常困难的，如果对动量定理有较深刻的理解，加上平时的刻苦训练，对付起来也会容易一些。 动量定理告诉我们，冲量等于物体动量的改变，可用以下公式说明： F.t =△(mv)当接高速强 旋转球时，要对球进行减力，必须延长球与拍间的作用时间，而延长作用时间的方法，可以从选择球拍上着手，球拍选择软质的球拍，可延长作用时间,从而减小作用力F。 而在球拍选好的情况下要减力，则要求运动员握拍要松持，这样也能对来球起到缓冲作用，从而减小球与拍间的作用，而不致使回球出界。 5、速度、加速度与攻防 乒乓球运动中，运动员在进攻时，要收到较好的进攻效果就必须使球有高速的运动和较强的旋转。如何使球产生更大的速度呢?主要是增大拍对球的打击力。从而使球产生较大的加速度，在瞬间使球产生一个较大的速度。 例如，设乒乓球质量为m，拍对球的打击力为F，则在这种打击力作用下产生的加速度为a(即a =F/m)，如果作用时间为t，则有球速，v=at=Ft/m)可见球速的大小主要取决 于拍对球的作用力。 而在防守时，则必须首先判断来球的速度、旋转和落点等，作好应对准备以争取反应时间，提高防守能力。
用乒乓球做的小实验 深圳市布吉中学高怀勇 1、演示微小形变。在讲解力的作用效果时涉及到不明显形变，一般很难观察到，用以下实验即可解决这一问题：在乒乓球上打一孔并插入一支透明细胶管或玻璃管，内装有颜色水，用手挤压球两侧，可看到管中水位明显发生变化：说明体积变化，即球向内有形变。 2、显示振动，在演示"声音的发生"一节用到音叉，但音叉的振动却不容易观察到，可用如下方法：用细线系一黄色（为了醒目）乒乓球靠近音叉放置，用锤敲音叉的一边，可以观察到乒乓球被不断地弹开。 注意点：无风干扰 3、浮力产生原因 浮力产生原因是浸在液体里的物体受到上下表面的压力差，若下表面无液体就不会产生浮力， 用较大的可乐饮料瓶剪掉底部，留下上半部倒置，将黄色乒乓球压在瓶颈处并注水，乒乓球不会浮起来，然后用手或瓶盖将瓶口封住，由于球和瓶之间渗水，当球下部集满水后，乒乓球会很快上浮。 4、潜水艇模型，玩具注射器，细胶管，黄色乒乓球，铁钉。 通过改变球内水的多少来改变浮沉情况，操作方法是推拉注射器活塞。 5、浮沉条件 三个相同的黄色乒乓球放入水中结果，引学生思考，原因是A是原装，B 注适量水并封闭，使，C是注入足量水，下沉。结论：浮沉与F浮和G的大小有关系，与关系。 6、气体动力--"吹不掉"。玻璃漏斗口朝下，将乒乓球置于口颈处释放，球会掉下；若从上端吹气，则球会贴在颈处不会掉下。原理：空气流动，产生压力，使球不致掉下。 7、流体动力--"冲不走"。把黄色乒乓球置于倒扣的玻璃杯底上，让水笼头中的水流出，可以看到球并没有被冲走，而是在杯底上晃动原理；当球偏离中心时，两侧水流产生的压力差会使球再回到中心。 8、转动力学--"去而复还"。在水平桌面上用手指压在乒乓球的内侧，用力压出，球滚出去后会自动返回，很有趣，这种现象的解释要用到转动力学的知识。 9、动能势能转化 球从一定高度落下，速度越来越大，重力势能减少，动能增加，势能转化为动能；从表面弹起上升，速度越来越小，势能增加，动能减少，动能转化为势能。 10、弹性碰撞 在研究碰撞现象中，对碰撞结果的分析理论较难理解和记忆，用乒乓球演示运动的小物体与静止的大物体相碰结果；大物体不动，小物体被原速弹回效果明显，人人可做。 11、惯性"反常" 我们知道，由于惯性，物体发生状态变化时呈相反状态，即刹车时乘客向
硫化曲线教材Last revision on 21 December 2020
硫变仪以及硫化曲线的介绍 ------ 硫变仪原理简介、硫化曲线解读（教材） 1. 硫化的定义及示意图： 图：高分子链的支化与交联示意图 （a）无规支化高分子；（b）梳形高分子；（c）星形高分子；（d）交联网络 2. 定义： 橡胶硫化测试仪，简称为硫变仪，是指在橡胶硫化过程中连续测定胶料硫化性 能的全部变化，并具有较高的测试精度的仪器，生产橡胶制品的厂家可以用它 进行橡胶的均匀性、重现性、稳定性的测试。并且进行橡胶配方设计和检测， 目前主要应用于批量生产橡胶硫化特性的检测和管控。 3. 分类： 根据其有无转子分为：有转子流变仪、无转子流变仪. 有转子流变仪及无转子流变仪的主要区别： 有转子流变仪测试时试样温度达到稳定所需要时间长；而无转子则较快。 有转子的转子与胶料产生的磨擦力也计入胶料剪切模量的数据中，对数据的重现性有一定的影响。
4、硫化曲线 实验原理 从流变学的观点可以说，迄今为止，各种流变仪所采用的原理本质上是一致 的，即模压在模腔内的试样连续的承受恒定的小振幅和低频率的正弦剪切变 形，由测力传感器测定剪切应力，以转矩单位表示，即胶料的剪切模量，当试 样规格、厚度、振幅角和实验温度一定时，所测定的剪切应力与交联点密度成 正比关系，记录下的剪切应力—时间的曲线便是硫化曲线。 .硫化曲线参数： ML ——最低转矩，N·m （kgf·cm ） MH ——到达规定时间之后仍然不出现平坦曲线或最高转矩的硫化曲线，所达到的最高 转矩N·m （kgf·cm ） TS1——从实验开始到曲线由最低转矩上升 N·m （kgf·cm ）时所对应的时间， MIN
随着乒乓球技术日新月异的发展。乒乓球的打法向着高速度和旋转两个方向发展。一般运动员所走的道路总是在教练指导下按步就班地提高乒乓球技术水平。教练员总是力求用最高最新的技术培养人才。我是一名乒乓球的业余爱好者，我有个特长就是喜欢独立思考。因此像我打乒乓球走了一条曲折而又漫长的道路，很可能走进死胡同，永远也打不好，这是常见的事。但是，从另一角度来讲也可能有所发现。由于我长期以来对乒乓球执著的爱好，坚韧不拔的意志和反反复复的思考，我摸索了一套关于攻球的方法。我觉得这套方法是有效的，对于我国运动员在重大国际比赛中发挥有效进攻会有所帮助。我是一名从事力学教学的教师。下面我从力学的角度分析分析各种攻球方法的利和弊，如何提高攻球的稳定性和速度。 乒乓球与球拍接触，而球拍总是带有胶皮和海绵的。所以首先可以把乒乓球理想化为一个刚体。认为乒乓球与球拍碰撞的过程中，乒乓球不变形。当用球拍击球时，球拍给球一个作用力。根据力学中的力线平移实现。这个力向质心移动就产生作用于质心的一个力和一个力偶。这就说明球拍对球的作用产生两种效应：一是使球随质心作平动，另一方面又使球围绕质心作旋转。 平动效应的基本要求是使球过网弧度尽量低，这样才能产生较快的速度。而转动效应要提高球的旋转。不仅使球落台快，而且也提高了稳定性，避免下网和出界，下面我就来球为不下旋和来球为下旋的攻球方法：(拍型为直拍，胶皮为反贴) 如果来球为不下旋，攻球种类可分以下几种： ①在球上升期向下推。②前倾拍型先提拉球后再下压。③球拍后仰插球下，原地后翘拍下边转击球。④球拍充分前倾，几乎摩擦球的顶部。 第一种方法：优点是速度快、力量大，缺点是必须在上升期，且旋转不够、稳定性差。在我观看王楠和李菊比赛时，王楠拍子压得低，以磨擦为主，而李菊反手会向下压，失误较多。 第二种方法：具有一定稳定性，但是台面球不太好处理，旋转不太强。 第三种方法：对于台面小球起板能力大大加强，但对于来球速度快，来不及打，不能发挥手臂和腰部的力，另外反手不易翻过去。 第四种方法：在速度和旋转方面表现极大的优越性，注意要在正反手和追身情况下要预先保证拍子充分压下去。欧洲优秀选手采用横拍，两边拉技术十分凶狠，对我国运动员造成严重威胁。在我观看比赛时总是有一种想法，为什么在来球不下旋时，我国运动员对拍型下压有时不够。下压不够向下推又易于下网。充分下压后纯提拉，既提高击球准确性，又加快球的上旋程度和进攻的速度，落点也易于控制。我分析了国家运动员比赛时，当来球不下旋时的失误主要原因乃是拍型预先压得不够。 从力学角度来考虑，拍型充分前倾，在提拉时球拍对球的作用，使球的质心的运动方向对准网的上边缘。又由于是纯摩擦，使球强烈上旋，使球成为前冲弧圈球。拍子向左向右一歪，或者力度强弱有变化，就能打进落点变化、质量很高的上旋球。
橡胶件硫化的三大工艺参数是：温度、时间和压力。其中硫化温度是对制品性能影响最大的参数，硫化温度对橡胶制品的影响的研究也比比皆是。但对硫化压力比较少进行试验。 硫化压力是指，橡胶混炼胶在硫化过程中，其单位面积上所承受的压力。一般情况下，除了一些夹布件和海绵橡胶外，其他橡胶制品在硫化时均需施加一定的压力。 橡胶硫化压力，是保证橡胶零件几何尺寸、结构密度、物理机械的重要因素，同时也能保证零件表面光滑无缺陷，达到橡胶制品的密封要求。作用主要有以下几点： 防止混炼胶在硫化成型过程中产生气泡，提高制品的致密性； 提供胶料的充模流动的动力，使胶料在规定时间内能够充满整个模腔； 提高橡胶与夹件（帘布等）附着力及橡胶制品的耐曲绕性能； 4）提高橡胶制品的物理力学性能。 硫化压力的选取需要考虑如下几个方面的因素： 1）胶料的配方； 2）胶料可塑性的大小； 3）成型模具的结构形式（模压，注压，射出等）； 4）硫化设备的类型（平板硫化机，注压硫化机，射出硫化机，真空硫化机等）； 5）制品的结构特点。 硫化压力选取的一般原则： 1）胶料硬度低的（50-Shore A以下或更低），压力宜选择小，硬度高的选择大； 2）薄制品选择小，厚制品选择大； 3）制品结构简单选择小，结构复杂选择大； 4）力学性能要求高选择大，要求低选择小； 5）硫化温度较高时，压力可以小一些，温度较低时，压力宜高点。 对硫化压力，国内外一些橡胶厂家有如下一些经验值供参考： 1）模压及移模注压的硫化方式，其模腔内的硫化压力为：10~20Mpa； 2）注压硫化方式其模腔内的硫化压力为：0~150Mpa； 3）硫化压力增大，产品的静态刚度也随之增大，而收缩率随之逐渐减小；（在国内的减振橡胶行业内，对于调整产品的刚度，普遍采用的依然是增加或者降低产品所使用的胶料硬度，而在国外，已经普遍采用了提高或者降低产品硫化时的胶料硫化压力来调整产品的静态刚度。） 4）随着硫化压力的不断提高，产品胶料的收缩率会出现一个反常的现象，即当产品胶料的硫化压力达到83Mpa时，产品胶料的收缩率为0，若产品胶料的硫化压力继续不断上升，产品胶料的收缩率会出现负值，也就是说，在这种超高的产品胶料硫化压力下，产品硫化出来经停放后，其橡胶部分的尺寸比模具设计的尺寸还要大； 5）在模压和注压方式下，模腔内胶料的硫化压力随着时间的延长，总是先增高后减少，并最终处于平坦状态； 6）随着胶料硫化压力的提高，其胶料的300％定伸和拉伸强度均随之提高，其胶料的扯断
摘要:乒乓球运动中的上旋球及弧圈球运动,也遵循力学的运动原理,研究这些原理,对提高理论水平有帮助。 关键词:上旋球;弧圈球;旋转;抛物线 乒乓球活动中的上旋球,是运动员挥拍向上,摩擦并打击 球的后点形成的旋转球,对接球的一方会有什么影响,球会怎 样运动?我们以力学运动原理进行讨论并分析: 1 一般上旋球 111 如图1—(a)所示(略),是不转球运动的轨迹。即甲 方发一不转球,球按抛物线运动的轨迹落台弹起,又按抛物线 运动的轨迹落到乙方的台面弹起后,在空中某一位置时,乙方 用适当的形式接球(这个适当的形式是乙方的球拍与水平面 所成一夹角Α)并顺利地将球接回到甲方的台面上,完成击球 任务。设乙方球拍双面反胶。 112 若甲方挥拍发出一个上旋球,球一边旋转一边按抛 物线的轨迹落到乙方的台面上并弹起。这时接球的乙方如果 判断不准确,按照下旋球去进行还击,或按不转球进行还击, 则球的返回路线的轨迹就发生了变化。产生这种变化的原因 是球拍上的胶皮面与乒乓球接触时产生的摩擦力对球的旋转 起到了阻碍作用,使以自身直径为轴旋转的乒乓球又增添了 一种以球和球拍的接触点为轴的滚动(这个转轴与自身旋转 轴平行,这条轴在球拍面内),就是在这弹起前的瞬间的滚动, 迫使球的运动方向发生了改变,使球产生了向上“蹦”的现象, 如图(略)1—(b)。就产生了不是“回球过高”就是球飞出台面 “接发球失误”的现象,造成对方攻球得分或发球直接得分的 局面。因此,在接上旋球时,就要适当地将球拍竖一下,把球拍 平面和水平面之间的夹角适当增大一点,使球从球拍上弹起 做抛物线运动时的仰角小一些。这个仰角是球弹起后的抛射 速度方向与水平方向之间的夹角,根据力学知识,这个仰角与 球的上升高度有很大的关系,这个关系是: h=v2sin2Η2g 式中h是球从脱离球拍开始上升的最大高度;g是重力加速度;v是球从球拍上弹起后的速度;Η是球做抛射运动时的仰角,即速度方向与水平方向之间的夹角。 可见,只要仰角Η变小,球升高的高度自然会降低,球上升高度降低,球在空中水平方向上飞行的距离就短,飞行距离变短,乒乓球就不会或者不容易飞出台面,造成自己的“接发球失误”,或者“回球过高”。球拍平面和水平面之间的夹角Α多大才适合,(或者说Η角多大才合适),这需要运动员根据自己积累的经验去掌握,还要根据发球者发球的速度的大小,方向以及旋转的程度去调整,去达到这个合适的形式,将球接回到对方的台面上,如图(略)1—(C)。有时候这个合适的形式中的合适角度Α可能超过90度,使球拍下扣,形成对球的推挤技术。 如果要给对方一个高质量的回球,需要运动员自身具有更高层次的技战术水平(图略)。 2 弧圈球 对于强烈旋转的上旋球,成为弧圈球。弧圈球分前冲弧圈球和高吊弧圈球两类,弧圈球的特点是旋转强烈,其运动原理较一般上旋球有明显的不同。 一般的上旋球,旋转不强烈,空气气流对它的影响相对较小,而对速度快、旋转又强的弧圈球来说,空气气流的影响就不能忽视,并且对它的运动产生非常重要的作用。 大家知道,飞机的升空翱翔,是飞机翅膀的结构造成了飞机翅膀上下方的气流压强不相等造成的。对于流体的性质,记得最清楚的一句话是“流速大压强小”。因为贴近飞机翅膀上方的空气气流层的流速大,压强小,飞机翅膀下方的气流层流速小,压强大,使得飞机翅膀下方受空气的压力大于飞机翅膀上方受到的压力,总的结果是:飞机受到一向上的作用力,所以飞机升空。 对于乒乓球在空气中运动的情形如何呢? 首先,空气属于粘滞性流体,其内部之间存在内摩擦力,最明显的例子是奔驰的汽车从我们身边驶过之后,会感受到空气的流动。因此,乒乓球在空气中旋转时,乒乓球表面附近的空气随球一起旋转,形成一层薄薄的流动层,称作环流层的气流。 乒乓球在空气中作不旋转时的运动时,空气被乒乓球挤 压以后从球的表面流过,贴近球表面层的气体相对于球来说就形成了层流,这层流相对于乒乓球具有一定的速度。层流的流动方向与球的运动方向相反。 乒乓球被拉成强烈的上旋球以后,球上方的环流层和层流的流动方向相反,起到相互抵消的结果,使球上方的气流速度较小。相反,在球的下方的环流层和层流流动方向相同,合成后的结果,使球下方的气流速度较大一些。根据流体“流速大压强小,流速小压强大”的性质,可知乒乓球上方的气流对球的压力大,乒乓球下方的气流对球的压力小。对整个球讲,它除受重力以外,还受到气流对它向下的压力,因此球的运动弧线变低,有下沉的感觉。再加上在抽拉弧圈球时,力量大,球与台面之间的摩擦力也大一点,也会使球在弹起之前有一点瞬时的滚动,所以在高水平的赛事上,经常见到拉出的前冲弧圈球已很低的状态过网,过网以后碰到台面后,根本不往上蹦,而是像“扎猛子”一样,一头扎下去的奇特现象。 乒乓网ｗｗｗ．ｐｉｎｇｐａｎｇｗａｎｇ．ｃｏｍ 解析乒乓球中上旋球与弧圈球的力学原理
硫化曲线图参数详细说明(2008-12-16 13:57:59) 标签：硫化曲线说明参数杂谈分类：橡胶技术论文 硫变仪以及硫化曲线的介绍 1. 橡胶硫化测试仪，简称为硫变仪，是指在橡胶硫化过程中连续测定胶料硫化性能的全部变化，并具有较高的测试精度的仪器，生产橡胶制品的厂家可以用它进行橡胶的均匀性、重现性、稳定性的测试。并且进行橡胶配方设计和检测，目前主要应用于批量生产橡胶硫化特性的检测和管控。 2.分类： 2.1根据其有无转子分为：有转子流变仪、无转子流变仪. 2.2有转子流变仪及无转子流变仪的主要区别： 2.2.1有转子流变仪测试时试样温度达到稳定所需要时间长；而无转子则较快。 2.2.2有转子的转子与胶料产生的磨擦力也计入胶料剪切模量的数据中，而无转子则避免此摩擦力的影响。 3、硫化曲线 3.1实验原理 从流变学的观点可以说，迄今为止，各种流变仪所采用的原理本质上是一致的，即模压在模腔内的试样连续的承受恒定的小振幅和低频率的正弦剪切变形，由测力传感器测定剪切应力，以转矩单位表示，即胶料的剪切模量，当试样规格、厚度、振幅角和实验温度一定时，所测定的剪切应力与交联点密度成正比关系，记录下的剪切应力—时间的曲线便是硫化曲线。 3.2.硫化曲线 ML——最低转矩，N?m（kgf?cm） MH——到达规定时间之后仍然不出现平坦曲线或最高转矩的硫化曲线，所达到的最高转矩N?m（kgf?cm） TS1——从实验开始到曲线由最低转矩上升0.1 N?m（kgf?cm）时所对应的时间，MIN TS2——从实验开始到曲线由最低转矩上升0.2 N?m（kgf?cm）时所对应的时间，MIN TC（x）——试样达到某一硫化程度所需要的时间，即试样转矩达到ML+X（MH-ML）时 所对应的时间，MIN（注：如X取值0.5，即TC50，X取.9，即TC90） 3.4.硫检参数的意义： ML：表示胶料的流动性，ML越低，流动性越好，反之，越差。 MH：表征胶料的胶料的剪切模数、硬度、定伸强度和交联密度，一般MH越低，硬度越低，MH越高，硬度越高。 TS2：表征胶料的操作安全性，TS2越短，表示胶料越容易发生死料，产品在生产时容易产生缺料不良。反之，TS2越长，虽然操作安全性提高，但是产效会变低，成本会增加很多，故TS2对胶料的加工、配方设计具有很重要的意义。 TC90：主要用来评估胶料在成型生产时的一次加硫条件,TC90过长表示硫化速度偏慢，会导致产品硬度低，产效低。 4. 流变仪的试验影响因素
从力学角度分析乒乓球的旋转 作者：乒乓网郭云鹏二次创作 [摘要] 采用文献资料法和运动力学的基本原理对乒乓球在飞行中、落台时、平挡触拍时的旋转进行分析。研究旨在为人们掌握乒乓球旋转的运动规律、制定切实有效的教学措施、提高教学训练效果提供科学依据，并提出了使球旋转的方法和教学建议。 [前言] 在乒乓球运动中，球自身的运动有不旋转和旋转两种形式。球的旋转包括上旋球、下旋球和侧旋球，其中上旋球（弧圈球）的应用更为广泛，主要表现在以弧圈球为主和快攻结合弧圈球技术被越来越多的运动员所采用。因此，在乒乓球运动中，对球旋转的研究尤其重要。遗憾的是在乒乓球的教学和训练中，人们较多的是对乒乓球的动作结构，技、战术等进行研究，而对球运动的原理探讨的比较少，这在一定程度上影响了乒乓球技术水平的提高。本文运用力学原理对乒乓球的旋转进行分析，为人们掌握乒乓球的旋转知识，提高乒乓球的教学效果和技术水平提供参考。 [1.研究方法] 1.1运用力学的基本原理 主要是运用伯努利定理和平行四边形法则，对乒乓球的旋转进行分析。
1.2运用文献资料法 根据课题需要，查阅了许多有关的文献资料。 [2.分析讨论] 2.1飞行中旋转球的分析 当作用力不通过球的重心，即有一个外力矩作用于球体上使球旋转时，由于球体前进时环流与空气相互作用的结果，球体周围的流线分布会产生很大变化。球旋转的程度和方向不同，产生的效果也不同。 2.1.1对上旋球的分析 上旋球在空中飞行时沿着横轴向前旋转（如图1），由于粘滞性，球会带动周围空气跟着它一起旋转。当球向前飞行时，球体上沿的空气环流与迎面空气阻力相反，这一区域的空气流速较小；而球体下沿空气环流与迎面空气阻力一致，这一区域的空气流速较大。 根据伯努利定理，流速大的地方压强较小，流速小的地方压强较大，所以球的上沿压强大，下沿压强小，上、下沿产生了压力差，方向向下；由于球体的前沿和后沿环流与空气流动方向垂直，所以不引起压强差。根据平行四边形法则，球所受的合力（P）指向球的前下方。从以上分析可知，上旋球在飞行过程中有下降趋势，飞行的弧线比较陡，飞行的距离比不旋转球要短些。
力学改变生活 ----乒乓球中的力学知识 乒乓球是中国的国球，受到很多人的喜爱。从乒乓球被发明到现在已经有一百多年的历史，在这中间，由于乒乓球的设备和技术有了很多次改动，所以打法也随之改变。我就研究一下乒乓球中的力学知识。 一、球拍的发展 球拍的主要功能是反弹来球，并且可以对其施加力的作用，使之速度方向改变；如果水平较高的运动员可以通过侧向摩擦乒乓球，形成旋转，增加接球难度。 早起的球拍只是一块平整的木板。因为木板的硬度比较大，摩擦力比较小，所以造成旋转的功能就被弱化了。所以那时候的乒乓球比赛主要是考察运动员的灵活性。由于木板和乒乓球之间发生碰撞几乎可以说是没有形变的，这就使得接触的力量很大，乒乓球很容易破裂。当然那时候的乒乓球是用木头或者橡胶制作的实心球，非常沉重所以速度比现在慢很多。这是最早的乒乓球设备。 到了十九世纪，一层薄薄的橡胶被贴在了木板上面，这也就是最早的现在意义上的球拍。随着球拍变得柔和一些，球也就不需要那么耐用了，所以随之变成了塑料的空心球。橡胶的使用让原来的硬碰硬变成了有一定弹性形变的碰撞。这样的好处一是减小了碰撞的力量，更加保护球不被损坏；二是由于动量守恒P=Ft，随着力量的减小，碰撞时间大大增长。碰撞时间延长就可以给运动员更长的时间去改变拍形以获得更加准确的方向和速度。三是橡胶的摩擦系数比较大，在同样的压力和时间的作用下，可以给球更大的角动量，也就是让球旋转的更猛烈。但是这也就让初学者难以控制，因为对方来球如果是旋转的话，在自己球拍上产生的作用影响也会相应增大。这种影响是高速旋转的球和摩擦系数很大的胶皮发生摩擦，虽然旋转角速度会减小，但是却让摩擦力和击球的合力方向偏离原有的、类似于光的反射的方向。这就就使球斜着飞出球台。但是对于熟练的选手来说，能很好地利用这种摩擦力是很重要的。 到现在，球拍的木板和胶皮之间又增加了一块海绵。胶皮与海绵粘和的地方不是平整的，而是一个一个的胶粒。其实无论是海面还是胶粒，他们的作用都是
实验7 硫化特性试验 一．实验目的 1．深刻理解橡胶的硫化特性及其意义。 2．熟悉橡胶硫化仪的结构及工作原理。 3．熟练操作硫化仪和准确处理硫化曲线。 二．实验设备 硫化是橡胶加工中最重要的工艺过程之一。硫化胶性能随硫化时间的长短有很大变化，正硫化时间的选取，决定了硫化胶性能的好坏。测定正硫化程度的方法有3类：物理-化学法、物理性能测定法和专用仪器法。专用仪器法可用门尼粘度计和各种硫化仪等进行测试，由于门尼粘度计不能直接读出正硫化时间，因此大多采用硫化仪来测定正硫化时间。 硫化仪是近年出现的专用于测试橡胶硫化特性的实验仪器，类型有多种，按作用原理可分为流变仪和硫化仪两大类，本实验所用设备是MM4130C2型无转子硫化实验机。 三．实验原理 实验时，下模腔作一定角度的摆动，在温度和压力作用下，胶料逐渐硫化，其模量逐渐增加，模腔摆动所需要的转矩也成比例增加，这个增加的转矩值由传感器感受后，变成电信号再送到纪录仪上放大并记录。因此硫化仪测定记录的是转矩值，由转矩值的大小来反映胶料的硫化程度，其原理归纳如下： 1．由于橡胶的硫化过程实际上是线性高分子材料进行交联的过程，因此用交联点密度的大小（单位体积内交联点的数目）可以检测出橡胶的交联程度。根据弹性统计理论可知： G=νRT （4-1） 式中：G为剪切模量；ν为交联密度；R为气体常数；T为绝对温度。 上式中R、T是常数，故G与ν成正比，只要求出G就能反映交联程度。 2．G与转矩M也存在一定的线性关系，因为从胶料在模腔中受力分析中可知，转子由于作一定角度的摆动，对胶料施加一定的力使之形变，与此同时胶料将产生剪切力、拉伸力、扭力等。这些力的合力F对转子将产生转矩M，阻碍转子的运动，而且随胶料逐渐硫化，其G也逐渐增加，转子的摆动在定应变的情况下所需的转矩也成比例增加。 因此，由于M与F、F与G、G与V都存在着线性关系，故M与V也存在线性关系，因此测定橡胶转矩的大小就可反映胶料的交联密度。 四．试样准备 1．未硫化胶片在室温下停放2小时即可进行实验（不准超过10天）。 2．从无气泡的胶片上裁取直径约30毫米、厚度约2毫米的圆片。 3．试样不应有杂质、灰尘等。 五．操作步骤
聚 合 物 加 工 实 验 报 告 班级：12高分子材料与工程1班 学号:1214121013 姓名:矢名 实验一PP/EPDM共混改性及挤出造粒、注塑实验二PE吹塑薄膜成型 实验三EPDM橡胶的开炼及密炼 实验四PP/EPDM性能测定 实验五EPDM橡胶硫化曲线的测定
实验五 EPDM橡胶硫化特性曲线的测定 一、实验目的 （1）理解橡胶硫化特性曲线测定的意义； （2）了解CL-2000E型无转子硫化仪的结构原理及操作方法； （3）掌握橡胶硫化特性曲线测定和正硫化时间确定的方法。 二、实验原理 硫化是橡胶制坯生产中最重要的工艺过程。在硫化过程中，橡胶经历了一系列的物理和化学变化，其物理机械性能和化学性能得到了改善，使橡胶材料成为有用的材料，因此硫化对橡胶及其制品是十分重要的。 硫化是在一定温度、压力和时间条件下使橡胶大分子链发生化学交联反应的过程。 橡胶在硫化过程中．其各种性能随硫化时间增加而变化。橡胶的硫化历程可分为焦烧、预硫、正硫化和过硫叫个阶段。如图28-1所示。 图 28-1 橡胶硫化历程 A 起硫快速的胶料： B 有延迟特性的胶料； C 过硫后定伸强度继续上升的胶料； D 具有反原件的胶料； a1-操作焦烧时间；a2-剩余焦烧时间；b-模型硫化时间
焦烧阶段又称硫化诱导期，是指橡胶在硫化开始前的延迟作用时间，在此阶段胶料尚未开始交联，胶料在模型内有良好的流动性。对于模型硫化制品，胶料的流动、充模必须在此阶段完成，否则就发生焦烧。 预硫化阶段是焦烧期以后橡胶开始交联的阶段。随着交联反应的进行，橡胶的交联程度逐渐增加，并形成网状结构，橡胶的物理机械性能逐渐上升．但尚未达到顶期的水平。 正硫化阶段，橡胶的交联反应达到一定的程度，此时的各项物理机械性能均达到或接近最佳值，其综合性能最佳。 过硫化阶段是正硫化以后继续硫化，此时的各项物理机械性能均达到或接近最佳值，其综合性能最佳。 过硫化阶段是正硫化以后继续硫化，此时往往氧化及热断链反应占主导地位，胶料会出现物理机械性能下降的现象。 由硫化的历程可以看到，橡胶处在正硫化时，其物理机械性能或综合性能达到最佳值，预硫化或过硫化阶段胶料性能均不好。达到正硫化装填所需的最短时间为理论正硫化时间。也成正硫化点，而正硫化时一个阶段。在正硫化阶段中，胶料的各项物理机械性能保持最高值，但橡胶的各项性能指标往往不会再同一时间达到最佳值，因此准确测定和选取正硫化点就成为确定硫化条件和获得产品最佳性能能的决定因素。 从硫化反应动力学原理来说，正硫化应是胶料达到最大交联密度时的硫化状态，正硫化时间应由胶料达到最大交联密度所需的时间来确定比较合理。在实际应用中是根据某些主要性能指标(与交联密度成正比)来选择最最佳点，确定正硫化时间。 日前用转子旋转振荡式硫化仪来测定和选取正硫化点最为广泛。这类硫化仪能够连续地测定与加工性能和硫化性能有关的参数，包括初始粘度、最低粘度、焦烧时间、硫化速度、正硫化时间和活化能等。实际上硫化仪测定记录的是转距值，以转矩的大小来反映胶料的硫化程度，其测定的基本原理根据弹性统计理论： G RT ρ= 28-1 式中 G —剪切模量，MPa ρ-交联密度，mol/ml;
DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2013.07.097 基于力学原理分析乒乓球正手近台拉球技术及改进途径 冯 洁 母顺碧 云南师范大学体育学院，昆明云南 650500 摘 要 乒乓球近台正手拉球技术是一个由守转攻的技术，使用这个技术的时候，有可能给对手制造麻烦，造成对手回球质量不高；也有可能虽然能将球拉起但是质量不高导致对手用反撕技术可以直接得分。怎么能发挥更大的旋转和速度以及发力的合理性，对近台正手起拉下旋球的拉球技术进行力学分析，找到制约球速的因素，根据制约因素找到解决的途径，让此在比赛中发挥最大的优势。关键词 乒乓球；正手拉球；力学分析；制约因素；解决途径Abstract Table tennis’s close-to-table plays which is at technology of defensive play. The technique can cause trouble for opponent and lift the ball，but it may lead it opponent return with in counter looping. How to return with a fast speed of swing and playing a rationality method? Analysis of forehand-close-stroke to find the restriction factors of velocity. Maximize the advantage in the race.Keywords table tennis；Forehand；mechanical analysis；constraints；approach 乒乓球是一种技巧性、灵巧性和对抗性很强的运动，以速度和力量为克敌制胜的方法，要想赢得比赛就要靠积极的进攻和准确的上手时机以及拍型的控制。而能在第一时间将乒乓球拉起来并给对手造成麻烦，给自己创造进攻机会就显得尤为突出，本文就试着分析从相持的下旋球主动上手将球拉起做力学分析，对拉球的动作的提高做改善。 1 拉球过程中的整个受力分析 1.1 拉球前乒乓球的力学分析 搓球是乒乓球的基本过渡技术，也是在相持阶段起到转攻为守的防守技术或者为自己进攻做铺垫，所以下旋球是运动员拉球前乒乓球的状态，此时乒乓球的受力分析如图1所示。 图1 为拉下旋球前球与桌面的受力分析 此时所受的力为摩擦力，所受力的大小为 (1) (此时的μ为乒乓球桌面的摩擦系数，F N 是指乒乓球桌面受到的正压力也就是乒乓球的质量mg) 图2 球离开桌面到击球前受力状态 在此过程中，乒乓球只受到重力的作用。而这时的速度主要取决于对手的来球的速度。 1.2 拉球前球拍的受力分析 在乒乓球拉球技术中，拉球前都有引拍的动作，这样保证了在击球的瞬间给球足够大的速度，既要保证肌肉的充分拉伸，同时也要注意拍型的调整，以便达到最佳击球点。球拍是由静止到击球瞬间到达到获得最大的击球速度，力学分析如图2所示。 图3 拍子在击球瞬间获得的最大速度 根据牛顿第二定律， F=ma (2) 由 得， (3)（此时的 是指球拍的质量） 由(3)可以看出速度和质量成反比，和力还有时间成正比[4]。针对乒乓球的技术要求来说，要使拍子在击球瞬间能够获得较大的击球速度，在球拍的重量一定、时间缩短的情况下（这里必须说明的是，虽然时间和速度也是成正比例关系，但是根据实践经验和人体运动生理学的特点来说，时间越短肌肉的爆发力越好），要是球速达到最大就必须使力量达到足够大。 1.3 在拉球瞬间球拍与球的受力分析有了前面的基础理论，我们可以推断出来，要使击球后球的速度达到最大值，就要考虑来球的速度和挥拍的速度，因为前者是不受运动员自身控制的因素，也就是比赛中不可控的因素，因此想要提高击球后的速度，只能在自身可控的挥拍上做文章。如图4～6是拉球瞬间球和拍子的受力分析。 从三个图中可以看到，在下旋球变成上旋球的过程中，乒乓球由原来的顺时针旋 转变为了逆时针旋转，也就是由下旋球变成了上旋球的过程，在图4中此时是击球前的状态，乒乓球是顺时针的旋转，它所受到的力仅为自身的重力。挥拍的过程中，拍子受到的也是自身的重力和手给的推力。在图5中，这是击球瞬间的简单力学分析，在这个过程中，就是下旋球转化为上旋球的过程，是拍子的力量与速度将球的下旋克制抵消外，又附加给球的逆时针旋转的，同时拍子的力量改变了乒乓球的运动方向。在图6中，这时球和拍子已经分离，球拍改变球的运动方向和旋转方向已经改变。 力是可以以改变物体运动的方式[4]，从三幅图中可以看出来，同样拉球也是改变球的旋转方向和运动方向的力，力越大改变的越明显。在这个下旋变上选的过程中，发力是克服乒乓球原来的运动方向，并改变来的运动方向，所以要是下旋变上旋球后球速能达到最大值，必须加强力量。 图4 击球前的受力情况 图5 击球中拍子给球的力学分析 图6 击球后球的旋转方向发生了变化