短切碳纤维与工程机械翻新轮胎胎面胶复合强化技术
发布时间：2022-01-20 13:19
为了增强工程机械翻新轮胎胎面的耐切割、抗崩花掉块及耐磨等性能,根据复合强化理论,将短切碳纤维材料和工程机械翻新轮胎胎面橡胶材料的应用相关联,设计了适合短切碳纤维增强体和胎面橡胶基体的粘合体系,及合适的短切碳纤维增强胎面橡胶的配方和共混工艺,并在翻新轮胎胎面胶中添加不同长度和质量分数的短切碳纤维,对增强后的胎面橡胶进行了拉伸强度、撕裂强度、弹性模量、断裂伸长率、硬度、阿克隆磨耗等性能测试,并与未添加短切碳纤维的普通胎面橡胶进行了性能对比。研究结果表明:当短切碳纤维长度在6mm、质量分数在7%左右时,对胎面橡胶的增强效果最为明显。通过实际应用验证,设计的短切碳纤维增强工程机械翻新轮胎胎面的耐切割、抗崩花掉块及耐磨等性能较普通翻新轮胎有了较大的提高,工程机械翻新轮胎的使用寿命得到进一步提升。
【文章来源】：中国公路学报. 2014,27(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图１短切碳纤维增强效率Ｆｉｇ．１ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＳｈｏｒｔＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒ
甲苯溶液浸渍短切碳纤维，在２００℃条件下干燥２ｍｉｎ，用１０％的橡胶糊进行涂层，并在１６０℃条件下干燥３ｍｉｎ，再与胎面橡胶复合；④采用５％聚二苯基甲烷二异氰酸酯的甲苯溶液预浸短切碳纤维，脱除溶剂后使短切碳纤维表面粘附２％的前处理剂，然后将经过预混的增粘剂Ｃ５０１直接加入胎面配方中，并在一定温度下与短切碳纤维混炼。采用上述４种粘合体系分别制得短切碳纤维－硫化橡胶试样ａ，ｂ，ｃ，ｄ，图２为４种试样的应力－应变曲线。图２４种试样的应力－应变曲线Ｆｉｇ．２Ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎＣｕｒｖｅｓｏｆＳａｍｐｌｅｓＵｎｄｅｒＦｏｕｒＡｄｈｅｓｉｖｅＳｙｓｔｅｍｓ由图２可以看出：试样ａ，ｂ，ｃ出现了明显的屈服点，粘合效果较差，试样ｄ没有明显的屈服点，粘合效果最好。这是因为当应力达到屈服点时，短切碳纤维会从橡胶基体中抽出，虽然初始弹性模量仍有明显提高，但拉伸强度会下降。橡胶基体与增粘剂Ｃ５０１的溶解度接近，短切碳纤维经过５％聚二苯基甲烷二异氰酸酯的甲苯溶液预浸后，其活性官能团会增多，在高分子力化学反应作用下，短切碳纤维的内部空隙会被增粘剂Ｃ５０１充满，在短切碳纤维与橡胶基体间起到了“桥梁”作用。同时，由于应力的作用，橡胶和增粘剂大分子产生形变而引发裂解，在生成大分子自由基的同时，产生自身力活化效应，此效应会加速橡胶、增粘剂和短切碳纤维三者之间的交联反应，提高复合材料的粘合强度。因此本研究中采用粘合体系④，并利用扫描电镜（ＳＥＭ）将短切碳纤维与胎面橡胶混合体分别放大２００，１０００，１５００，５００
其活性官能团会增多，在高分子力化学反应作用下，短切碳纤维的内部空隙会被增粘剂Ｃ５０１充满，在短切碳纤维与橡胶基体间起到了“桥梁”作用。同时，由于应力的作用，橡胶和增粘剂大分子产生形变而引发裂解，在生成大分子自由基的同时，产生自身力活化效应，此效应会加速橡胶、增粘剂和短切碳纤维三者之间的交联反应，提高复合材料的粘合强度。因此本研究中采用粘合体系④，并利用扫描电镜（ＳＥＭ）将短切碳纤维与胎面橡胶混合体分别放大２００，１０００，１５００，５０００倍进行分析，图３为显微镜下短切碳纤维与胎面橡胶粘合状态，通过观测后发现短切碳纤维增强体在橡胶基体中分散均匀，二者粘结状态较好。图３显微镜下短切碳纤维与胎面橡胶粘合状态Ｆｉｇ．３ＢｏｎｄｉｎｇＳｔａｔｅｏｆＳｈｏｒｔＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒｗｉｔｈＴｒｅａｄＲｕｂｂｅｒＵｎｄｅｒＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ２短切碳纤维与胎面橡胶复合配方设计及共混工艺２．１胎面橡胶基体主要配方设计橡胶的选择：工程机械车辆翻新轮胎胎面胶以天然橡胶（ＮＲ）为主，以丁苯橡胶（ＳＢＲ１５００）为辅，其配方组成为６５∶３５。补强填充剂：在使用炭黑Ｎ２３１的基础上，加入一定质量的高分散性白炭黑。促进剂：选用武汉远城科技发展有限公司生产的促进剂ＮＳ。硫化剂：选用武汉径河化工有限公司生产的抗硫化返原剂ＷＫ－９０１。防老剂：选用长春通达化学有限责任公司生产的ＷＨ－０２防老剂。助剂：选用助剂ＨＮＺ可提高胶料的定伸、硬度、耐撕裂和耐磨性。１２２中国公路学报２０１４年
【参考文献】：
期刊论文
[1]曲线工况下跨座式单轨走行轮侧偏刚度对轮胎磨损的影响[J]. 文孝霞,杜子学,左长永,梁志华,赵大毅. 交通运输工程学报. 2014(02)
[2]橡胶沥青结合料性能正交试验[J]. 何立平,申爱琴,谢成,刘乐平. 长安大学学报(自然科学版). 2014(01)
[3]废轮胎粉/植物纤维复合材料的制备及性能[J]. 武卫莉,张晶. 纸和造纸. 2013(07)
[4]纤维增强胎面矿山型载重子午线轮胎的设计[J]. 高升日,刘玉成,赵鹏飞,张勇,王成德,李勇. 轮胎工业. 2013(07)
[5]芳纶短纤维在轮胎性能改进中的应用[J]. 徐世传,孙徐伟,余锋. 橡胶科技. 2013(05)
[6]NR/SBR并用于工程胎胎面胶性能研究[J]. 李强. 橡塑资源利用. 2013(01)
[7]轮胎在矿山使用状况浅析[J]. 邬玉林. 露天采矿技术. 2013(01)
[8]TPI在工程轮胎胎面胶中的应用[J]. 张晨光. 橡塑资源利用. 2012(06)
[9]分散剂ZD-6在工程机械轮胎胎面胶中的应用[J]. 林庆奇,郭欢欢,陈延. 轮胎工业. 2012(10)
[10]碳纤维布表面处理对酚醛树脂复合材料力学性能的影响[J]. 田琳娜,崔善子. 工程塑料应用. 2012(04)
本文编号：3598896
【文章来源】：中国公路学报. 2014,27(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图１短切碳纤维增强效率Ｆｉｇ．１ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＳｈｏｒｔＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒ
甲苯溶液浸渍短切碳纤维，在２００℃条件下干燥２ｍｉｎ，用１０％的橡胶糊进行涂层，并在１６０℃条件下干燥３ｍｉｎ，再与胎面橡胶复合；④采用５％聚二苯基甲烷二异氰酸酯的甲苯溶液预浸短切碳纤维，脱除溶剂后使短切碳纤维表面粘附２％的前处理剂，然后将经过预混的增粘剂Ｃ５０１直接加入胎面配方中，并在一定温度下与短切碳纤维混炼。采用上述４种粘合体系分别制得短切碳纤维－硫化橡胶试样ａ，ｂ，ｃ，ｄ，图２为４种试样的应力－应变曲线。图２４种试样的应力－应变曲线Ｆｉｇ．２Ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎＣｕｒｖｅｓｏｆＳａｍｐｌｅｓＵｎｄｅｒＦｏｕｒＡｄｈｅｓｉｖｅＳｙｓｔｅｍｓ由图２可以看出：试样ａ，ｂ，ｃ出现了明显的屈服点，粘合效果较差，试样ｄ没有明显的屈服点，粘合效果最好。这是因为当应力达到屈服点时，短切碳纤维会从橡胶基体中抽出，虽然初始弹性模量仍有明显提高，但拉伸强度会下降。橡胶基体与增粘剂Ｃ５０１的溶解度接近，短切碳纤维经过５％聚二苯基甲烷二异氰酸酯的甲苯溶液预浸后，其活性官能团会增多，在高分子力化学反应作用下，短切碳纤维的内部空隙会被增粘剂Ｃ５０１充满，在短切碳纤维与橡胶基体间起到了“桥梁”作用。同时，由于应力的作用，橡胶和增粘剂大分子产生形变而引发裂解，在生成大分子自由基的同时，产生自身力活化效应，此效应会加速橡胶、增粘剂和短切碳纤维三者之间的交联反应，提高复合材料的粘合强度。因此本研究中采用粘合体系④，并利用扫描电镜（ＳＥＭ）将短切碳纤维与胎面橡胶混合体分别放大２００，１０００，１５００，５００
其活性官能团会增多，在高分子力化学反应作用下，短切碳纤维的内部空隙会被增粘剂Ｃ５０１充满，在短切碳纤维与橡胶基体间起到了“桥梁”作用。同时，由于应力的作用，橡胶和增粘剂大分子产生形变而引发裂解，在生成大分子自由基的同时，产生自身力活化效应，此效应会加速橡胶、增粘剂和短切碳纤维三者之间的交联反应，提高复合材料的粘合强度。因此本研究中采用粘合体系④，并利用扫描电镜（ＳＥＭ）将短切碳纤维与胎面橡胶混合体分别放大２００，１０００，１５００，５０００倍进行分析，图３为显微镜下短切碳纤维与胎面橡胶粘合状态，通过观测后发现短切碳纤维增强体在橡胶基体中分散均匀，二者粘结状态较好。图３显微镜下短切碳纤维与胎面橡胶粘合状态Ｆｉｇ．３ＢｏｎｄｉｎｇＳｔａｔｅｏｆＳｈｏｒｔＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒｗｉｔｈＴｒｅａｄＲｕｂｂｅｒＵｎｄｅｒＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ２短切碳纤维与胎面橡胶复合配方设计及共混工艺２．１胎面橡胶基体主要配方设计橡胶的选择：工程机械车辆翻新轮胎胎面胶以天然橡胶（ＮＲ）为主，以丁苯橡胶（ＳＢＲ１５００）为辅，其配方组成为６５∶３５。补强填充剂：在使用炭黑Ｎ２３１的基础上，加入一定质量的高分散性白炭黑。促进剂：选用武汉远城科技发展有限公司生产的促进剂ＮＳ。硫化剂：选用武汉径河化工有限公司生产的抗硫化返原剂ＷＫ－９０１。防老剂：选用长春通达化学有限责任公司生产的ＷＨ－０２防老剂。助剂：选用助剂ＨＮＺ可提高胶料的定伸、硬度、耐撕裂和耐磨性。１２２中国公路学报２０１４年
【参考文献】：
期刊论文
[1]曲线工况下跨座式单轨走行轮侧偏刚度对轮胎磨损的影响[J]. 文孝霞,杜子学,左长永,梁志华,赵大毅. 交通运输工程学报. 2014(02)
[2]橡胶沥青结合料性能正交试验[J]. 何立平,申爱琴,谢成,刘乐平. 长安大学学报(自然科学版). 2014(01)
[3]废轮胎粉/植物纤维复合材料的制备及性能[J]. 武卫莉,张晶. 纸和造纸. 2013(07)
[4]纤维增强胎面矿山型载重子午线轮胎的设计[J]. 高升日,刘玉成,赵鹏飞,张勇,王成德,李勇. 轮胎工业. 2013(07)
[5]芳纶短纤维在轮胎性能改进中的应用[J]. 徐世传,孙徐伟,余锋. 橡胶科技. 2013(05)
[6]NR/SBR并用于工程胎胎面胶性能研究[J]. 李强. 橡塑资源利用. 2013(01)
[7]轮胎在矿山使用状况浅析[J]. 邬玉林. 露天采矿技术. 2013(01)
[8]TPI在工程轮胎胎面胶中的应用[J]. 张晨光. 橡塑资源利用. 2012(06)
[9]分散剂ZD-6在工程机械轮胎胎面胶中的应用[J]. 林庆奇,郭欢欢,陈延. 轮胎工业. 2012(10)
[10]碳纤维布表面处理对酚醛树脂复合材料力学性能的影响[J]. 田琳娜,崔善子. 工程塑料应用. 2012(04)
本文编号：3598896
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