巨型工程轮胎抗硫化返原研究

发布时间：2020-09-11 23:43

　　巨型工程轮胎的硫化返原是指轮胎胶料在长时间的温度和压力作用下出现物理性能显著下降的特性,一般情况下轮胎处于过硫状态下才会出现硫化返原。轮胎的硫化是在给定的硫化压力、温度和时间的共同作用下,橡胶中的链状分子发生交联反应,使轮胎获得有效物理机械性能的重要过程。而胶料在硫化过程中的性能变化曲线决定了欠硫相比过硫对轮胎使用质量影响的风险更大,所以在工厂实际生产过程中认为以“宁过勿欠”的理念更适合确定轮胎的硫化工艺,导致硫化设定时间过长,产品使用质量下降。本文借助硫化仿真与热电偶测温的方法对巨型工程轮胎硫化返原进行改善优化。并对传统热电偶测温的方法存在改善效率低的弊端,借助高效和低成本的硫化仿真的方式,建立了硫化仿真模型。并在此基础上进行了硫化工艺条件优化,减轻了轮胎的硫化返原,实现轮胎使用质量提升的目的。本文以27.00R49为改进对象,采用热电偶测温方法和有限元硫化仿真相结合的方式真实地反映出巨型工程轮胎的温度和硫化程度场的变化。在热电偶测温中采用新型的排线和埋点方式,使实验获得较为完整的温度变化数据。并将数据导入硫化仿真的边界条件,通过温度曲线比较导入实测边界数据的方法计算所得结果与实测一致程度高。运用硫化仿真计算得到了硫化温度对轮胎硫化程度均匀性的影响较小的结果。同时也获得了巨型工程轮胎硫化返原最严重的子口部位与轮胎市场使用子口脱开病象一致的重要信息。所得结果对于工业化生产过程中巨型工程轮胎硫化过程设计和优化改进有着较高的应用价值和现实意义。通过热电偶测温所得温度曲线计算等效硫化时间确定最佳开模点来优化硫化时间,减少硫化时间可以减少各部位的硫化程度,使轮胎的硫化程度的均匀性得到提高。采用增加抗硫化返原剂WK901的方法对硫化程度最严重的子口部位进行改善,延长子口硫化平坦期,在过硫后仍能保持较好的物理性能,其老化后撕裂性能没有下降。研究表明:对硫化返原优化后的轮胎进行测试,其耐久性能大幅提高,每小时吨公里的性能提升了178%。同时子口抗硫化返原能力提升能够解决子口脱开的问题。在本文提出的测温和仿真相结合的方式为巨型工程轮胎的硫化工艺改进提供了一个新的思路,真实有效的提升了仿真的有效性并缩短了工艺改进的时间和成本,也为企业节约资源和创造了较高的价值和社会效益。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ336.1
【部分图文】：

抗硫化,分子式,过氧化物硫化体系,交联键

的效果[24]。它能够形成全新的烷基单硫键和双硫键硫交联键的稳定性，又具备了多硫交联键的柔顺性，原性能。KA9188（分子式图 1-3）不仅对 NR 有效，此之外，还能提升橡胶的耐热性、耐老化性等。

曲线,硫化返原,曲线

所谓天然橡胶硫化返原就是橡胶在较高的硫化温度或者较长的硫宏观表现为自身的物理机械性能下降的过程。微观表现为网状结构分减少。主要体现在胶料的 300%定伸应力、拉伸强度及动态疲劳性能从图 2-1 硫化返原率曲线上看[30]，进入硫化返原期后，不断延长硫化线达到最大转矩后，转矩也会逐渐减小。

橡胶,拉伸强度,硫化时间,定伸应力

- 10 -1—拉伸强度；2—定伸应力；3—弹性；4—伸长率；5—硬度；6—永久变形图2-2 硫化时橡胶各种性能的变化硫化后橡胶的拉伸强度随着时间的增加而增加，但达到某个时间点以后，其性能下降的程度最大；定伸应力和弹性的变化趋势与拉伸强度基本一致，但其出现拐点的时间相比拉伸强度要长，性能下降的程度也要小很多。而伸长率伴随硫化时间的加长而逐渐降低，并与弹性性能具有强相关性。随着硫化时间的延长，交联的增加硫化胶的硬度和永久变形基本趋于稳定。所以在轮胎胶料的使用和选择上要依据其用途和性能的综合因素来设定硫化时间。例如，胎面胶料其硫化后要保证较高硬度、拉伸强度以保证轮胎的耐磨性能和靠撕裂能力，因此既要保证轮胎硫化后的性能，又要在硫化中使轮胎各部位硫化程度均匀

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