湿热环境苯基阻尼硅橡胶加速老化与寿命预测研究

研究了苯基阻尼硅橡胶的湿热老化过程,重点考察了其拉伸性能、阻尼性能和压缩回弹性能。对于拉伸性能,实验研究表明材料拉伸模量和100%定伸应力均随着温度或者湿度的上升而逐渐提高。对于阻尼性能,损耗系数随着温度或者湿度的上升而逐渐下降。对于压缩回弹性能,压缩永久变形随着温度或者湿度的上升而逐渐上升。另外,温度对苯基硅橡胶性能的影响大于湿度。这主要归因于老化过程中同时发生了侧基氧化和水解,进而导致分子链交联和断裂同时发生。相比于分子链断裂,分子链交联占据了主导作用。最后,采用Peck模型预测了不同温湿度环境下苯基硅橡胶的贮存寿命。由于阻尼性能决定了苯基硅橡胶的减振性能,因此将损耗系数作为评价特征参数。结果表明,在25℃下,当相对湿度在80%~40%间变动时,苯基硅橡胶的寿命在18~39 a间变化。此研究有助于进一步理解苯基硅橡胶的老化过程,并且提供了不同湿热环境下苯基阻尼硅橡胶寿命预测的方法。

生物基白炭黑和生物基油在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用

研究生物基白炭黑和生物基油在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用。结果表明:使用生物基油等量代替环烷油,胶料的硫化速度略加快,300%定伸应力降低,耐切割、耐低温和耐迁移性能提高,生热略增大,耐磨性能基本相当;在同样采用生物基油的情况下,使用生物基白炭黑等量代替沉淀法白炭黑,胶料的硫化特性、生热、耐磨和耐切割性能相当,但耐疲劳性能明显降低。

环保橡胶填充油的研究与应用进展

概述了橡胶填充油(简称橡胶油)的分类、发展现状及国内外环保橡胶油的生产工艺和研究进展。环保橡胶油主要有处理芳烃油、重质环烷基油、浅度溶剂抽提油、残余芳烃抽提油以及调合油5大类。以润滑油精制装置副产抽出油、催化裂化油浆、渣油等为原料,环保橡胶油的生产工艺主要有溶剂精制工艺、复合溶剂抽提工艺、加氢精制-溶剂抽提复合工艺、加氢精制工艺等,这些工艺通过选择性脱除原料中的多环芳烃、保留低环芳烃和烷基芳烃来生产环保橡胶油,国内目前存在产能低、产品芳碳率低等问题,影响了环保橡胶油在国内的大规模应用,也影响环保型橡胶轮胎质量的提高。在原有技术方案上开发新的环保橡胶油生产工艺,探索新的加工路线迫在眉睫。

裂解炭黑/纤维素纳米晶杂化体粉末的制备及其在天然橡胶中的应用

采用氨基化纤维素纳米晶(CCP)与裂解炭黑(CBp)球磨杂化,CBp/CCP(CBC)杂化体浆料经喷雾干燥后得到CBC杂化体粉末,将其用于天然橡胶(NR)补强。结果表明:CCP与CBp均匀杂化,有效阻止了CCP的团聚,提高了CBp在NR中的分散性;得益于NR/CBC复合材料的交联密度提高和CCP与CBp的协同补强作用以及CBC杂化体粉末在NR基体中的均匀分散,NR/CBC复合材料的物理性能显著提高,CBp/CCP质量比为85/15的CBC杂化体粉末的NR/CBC复合材料的300%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度比NR/CBp复合材料分别提高了30.4%,14.9%和75.7%,DIN磨耗量减小了13.7%,压缩温升降低。选用生物基填料CCP作为共杂化材料,以球磨杂化、喷雾干燥方式对CBp进行提质改性,为便捷制备高性能NR/CBp复合材料提供了可能,有利于推动CBp的高附加值利用及解决废旧轮胎的污染问题。

碳填料/天然橡胶复合材料热导率及层间接触热阻对微波加热效果的影响

制备炭黑/天然橡胶(NR)、石墨烯/NR和碳纳米管/NR复合材料,采用试验与数值模拟相结合的方法研究复合材料热导率和层间接触热阻对微波加热的影响。结果表明:炭黑、石墨烯和碳纳米管自身热导率越大,复合材料的热导率越大,层间接触热阻越小;通过增大填料用量来增大复合材料的热导率和减小层间接触热阻具有一定的局限性,需考虑复合材料的配方设计适用性和经济性;复合材料的热导率对微波加热过程中高、低温区域分布规律和微波加热效率基本无影响,但影响复合材料的温度分布均匀性。为保证微波加热硫化均匀性,多层复合材料的层间接触热阻不可忽略。

废旧轮胎胶粉基热塑性弹性体的制备与性能

为了响应国家“双碳”战略,以废轮胎为主要原料制备出高拉伸强度、高弹性、耐老化、耐水、环保、性价比高且易加工的胶粉基热塑性弹性体。以轮胎胶粉(GTR)作为橡胶组分,以聚丙烯(PP)作为塑料组分,采用化学接枝共聚的方法制备了轮胎胶粉基热塑性硫化橡胶(GTR基TPV)。研究了与GTR并用的塑料、橡塑比、GTR改性剂、相容剂品种和用量对GTR基TPV性能的影响,并对其力学性能、压缩永久变形、耐老化、耐水、环保、微观形貌、熔融结晶性和热稳定性等性能进行测试。实验结果表明:在常用塑料中,GTR与PP相容性最好;GTR与PP的最佳质量配比为50∶50,GTR/PP基TPV的拉伸强度为20.1 MPa,断裂伸长率为688.6%。在120℃,30 min下采用低温复合活化剂二硫化二苯骈噻唑/硬脂酸对GTR改性效果最好。采用2,4-二叔丁基过氧化异丙苯和硫磺S8最佳用量分别为0.9和0.3质量份的复合相容剂制备的GTR/PP基TPV的力学、工艺和环保等综合性能最佳。GTR改性后加入相容剂制备的GTR/PP基TPV微观形貌显示GTR和PP相容性最好,结晶温度最低和熔点最高,热稳定性最佳。GTR/PP基TPV主要用于密封件的制备。

汽车后大灯镜壳大型薄壁精密注塑模设计

根据汽车后大灯镜壳的结构特点,设计了一副大型薄壁精密注塑模具。模具采用定模成型内表面、动模成型外表面及动模侧向抽芯机构,有效地解决了成型塑件脱模困难问题;模具采用三级定位机构,显著提高了模具刚度和寿命;模具采用随形水路温度控制系统,成型周期降低了10%,成型塑件最大变形量下降了20%,成型塑件的尺寸精度达到了设计要求的MT3;模具采用推杆先复位机构,有效地消除了滑块和推杆汽相撞的风险,保证了侧向抽芯机构安全可靠。模具投产后运行平稳,成型塑件尺寸稳定。

用电位滴定法测定含锌硫化活性剂中锌含量

将含锌硫化活性剂直接溶解于盐酸溶液中,以乙二胺四乙酸二钠为滴定剂、铜离子选择电极为指示电极、银/氯化银为参比电极,采用电位滴定法测定含锌硫化活性剂中的锌含量。研究表明,硫酸铜的加入可增大滴定曲线的突跃范围,且铜离子选择电极在pH值为10的缓冲体系中灵敏度较高。采用电位滴定法测定2种含锌硫化活性剂中的锌离子含量及其回收率,并与原子发射光谱法进行比较,结果表明该两种硫化活性剂中锌离子含量回收率分别为100.13%和99.32%,且两种测试方法所得结果无明显差异,采用电位滴定法测定标准溶液中的锌离子含量并进行统计检验,结果显示测试值与标准值无明显差异,说明采用电位滴定法测定含锌硫化活性剂中锌含量可行有效。同时测定了混炼橡胶中硫化活性剂的锌离子含量,结果与理论计算值相近,故该方法同样适用于混炼橡胶中锌离子含量的测定。

低温靶向再生活化剂与废橡胶再生胶性能的构效关系研究

为了实现废橡胶节能减排高品质再生,提出了低温靶向再生活化剂的设计理念,将含有-SH、-OH或-COOH的主再生活化剂(MS)与含有-OH或-COOH的次再生活化剂(有机酸A1)并用,在再生温度25~125℃下开展研究。结果表明:MS/A1具有协同效应,低温靶向再生胶拉伸强度和扯断伸长率分别达15.17MPa、360.65%,门尼黏度为79,达到了《再生橡胶通用规范》(GB/T 13460-2016)全胎胶粉优质品级R-T再生胶的性能要求,再生胶所含18项多环芳烃总含量小于20mg/kg,符合欧盟REACH法规(REACH-2009/48/EC)环保指标的要求。与高温再生工艺相比,低温靶向再生工艺节能20%~60%不等。

橡胶复合材料的Mullins效应

橡胶复合材料在大应变加载-卸载循环作用下总是发生应变软化和滞后性回复行为,即Mullins效应。该效应显著影响材料在循环载荷作用下的使役行为及其结构稳定性,但120年以来Mullins效应机理争议极大,其理论模型难以有效指导橡胶材料加工和Mullins效应调控。通过分析已提出的“填料结构”、填料-橡胶界面、橡胶相“破坏”等主要Mullins效应机理及其缺陷,结合Mullins效应所伴随的微观结构变化扼要介绍“破坏模型”及其理论的主要学术思想、应用和局限性,阐明理论研究分歧的主要原因。结合作者课题组的工作提出Mullins效应的黏弹性机制,展示若干Mullins效应调控策略,进一步展望理论研究和调控技术的发展方向。

异形分流管热流道家族注塑模具设计

介绍了某款异形分流管零件热流道注塑模具的设计过程。模具设计中,首先,分析了注塑件的零件特征和生产要求,确定了模具的基本结构方案;再利用Moldflow软件分析模具注塑成型过程,预测零件的成型时间、翘曲变形量、熔接痕位置等,最终完成整套模具的设计。模具采用两板式热流道冷浇口注塑成型,浇口选择潜伏式点浇口形式,开模时自动拉断与注塑件分离;模具定模型腔设计了1个弹性脱模镶件,保证了开模时塑件紧贴型芯侧;模具分型面上共分布了5个侧抽芯滑块结构,由弯销导向并延时开模。对常用型弯销滑块机构进行了改进,将两段式弯销改进为三段式弯销,有效地避免了常用弯销滑块机构容易出现卡死和锁闭不紧的问题。模具经过实际生产验证可知,结构合理可靠,制备得到的零件尺寸精度满足设计要求。

小型电动汽车信号器外壳注射模设计

介绍了电动汽车信号器外壳的注射模设计。塑件成型材料选用科思创PC 2456,采用两板模进行成型。浇注系统中,使用2个扇形冷浇口对模腔进行浇注。塑件注塑工艺参数选定为,喷嘴出口料温为230~250℃;注射速度为200 mm/s;模具温度为80℃;注射时间为1~5 s,注射压力为80~100 MPa;保压时间为5~10 s,保压压力为40~60 MPa;背压为2~4 MPa;冷却时间为10~15 s。模具中,针对塑件外壁、内壁的脱模困难,设置了5个斜导柱滑块机构、1个3次抽芯复合机构、1个中抽式内收先抽芯滑块机构、3个斜顶机构、6个推管机构及多根顶针用于塑件的脱模。其中,3次抽芯复合滑块机构中,3个抽芯滑块组合在一起,先通过第一次开模驱动2个滑块联动抽芯,再通过第二次开模驱动3个滑块同步抽芯和移动,较为妥善地解决了塑件侧槽需二次抽芯脱模难题。模具机构选用恰当,紧凑合理,动作达标;与其它设计方案相比,制造成本约降低减少13%,工作效率约提高5%。

左右后雾灯边框的顺序阀热流道注塑模设计

结合新能源汽车的左右后雾灯边框注塑时易产生熔接痕和脱模时易变形的问题,设计了1模2腔的侧浇口二板式热流道注塑模具。基于Moldflow模拟分析结果,确定了左右后雾灯边框的最佳浇口位置、浇口数量,通过综合分析塑件尺寸、生产技术和效率等设计了模具的浇注系统、冷却系统、抽芯机构、脱模机构等结构。为合理控制塑件的熔接痕,采用冷流道与热流道相结合的复合流道,利用顺序阀控制进浇点的进浇时间;为了实现高效脱模,将模具引入了斜顶机构、倒装的斜导柱侧抽芯的组合式脱模结构,替代了传统注塑推杆式脱模,采用两侧油缸驱动推板运动的脱模方式。最后,利用UG软件对模具的导向机构、复位机构和其他辅助机构进行分析,完成了模具设计。

胶粘剂粘度对CR/玻纤布复合胶布粘接性能的影响

针对氯丁橡胶和玻纤布的复合胶布,研究了胶粘剂粘度对复合胶布层间粘合强度和拉伸剪切强度的影响,并进行了分析。结果表明,随着胶粘剂粘度的逐渐降低,复合胶布的层间粘合强度和拉伸剪切强度先提高后降低,当胶粘剂流出时间为40~35 s时达到峰值。复合胶布的层间粘合试样破坏界面SEM显示,不同胶粘剂粘度试样的破坏界面呈现明显的差异。随着胶粘剂粘度的降低,6层复合胶布与金属轮之间的粘合强度同样呈现先提高后降低的现象,与复合胶布的层间粘合强度和拉伸剪切强度变化趋势一致。

C_(5)石油树脂用量对天然橡胶胶料性能的影响

研究C_(5)石油树脂用量对天然橡胶(NR)胶料性能的影响。结果表明:随着C_(5)石油树脂用量的增大,NR胶料的邵尔A型硬度、定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率和交联密度减小,但加入40份C_(5)石油树脂的NR胶料的拉断伸长率仍达654%,表明其弹性仍较好;加入C_(5)石油树脂的NR胶料的损耗因子(tanδ)-温度曲线仅出现单个损耗峰,即C_(5)石油树脂与NR的相容性好;随着C_(5)石油树脂用量的增大,NR胶料的tanδ峰值减小,玻璃化温度向高温方向移动,有效阻尼温域拓宽,阻尼性能明显提升;未加入C_(5)石油树脂的NR胶料的断面较为粗糙,加入C_(5)石油树脂的NR胶料的断面较平滑。

轨道车辆空气弹簧刚度试验统型设计与研究

为实现轨道车辆空气弹簧静态和动态刚度试验模块化、标准化统型设计目标,对试验统型设计思路进行了分析;设计了一种新型的空气弹簧径向轴向组合密封模块化试验装置,并与传统密封装置进行了对比;重点利用新型装置探究了不同加载速度对刚度的影响,以及受迫和自由这两种不同振动方式对动刚度、阻尼、共振频率、共振倍率的影响。结果表明:统型试验装置能够满足试验要求,且装置数量减少了50%,存放空间缩减了50%,设计效率提高了60%,加载速度对静刚度的影响并不明显,受迫和自由这两种不同振动方式所测试的动态性能数据基本一致。

轨道交通锥型橡胶弹簧力学性能试验设计及研究

针对轨道交通锥型橡胶弹簧刚度和疲劳试验,分析橡胶弹簧结构及试验标准,设计新型的橡胶弹簧垂向性能、横向性能和疲劳试验方案,研究疲劳次数对垂向刚度、压缩高、横向刚度的影响以及不同压缩载荷对不同橡胶层应变的影响。结果表明:试验设计满足试验要求,1000万次疲劳试验后,该结构橡胶弹簧垂向刚度减小2.5%、压缩高下降2.56%、横向刚度减小6.7%;垂向分别加载16 kN和28.5 kN工况下,橡胶弹簧第1层和第2层橡胶的应变值基本一致,达到等应变设计目的。

苯酚-甲醛树脂MK-95在轿车子午线轮胎胎体胶中的应用

研究苯酚-甲醛树脂MK-95(简称MK-95)在轿车子午线轮胎胎体胶中的应用。结果表明:MK-95不含游离间苯二酚和其他添加剂,其软化点和挥发分含量低于间苯二酚-甲醛树脂;在胎体胶中以MK-95等量替代间苯二酚-甲醛树脂,胶料的硫化特性、物理性能、动态力学性能和粘合性能相当,成品轮胎的高速、耐久和路试性能均达到要求。

吸水膨胀粉对三元乙丙橡胶吸水膨胀橡胶性能的影响

研究吸水膨胀粉(XS102,XS103和XS104)对三元乙丙橡胶(EPDM)吸水膨胀橡胶性能的影响。结果表明:采用XS102的EPDM吸水膨胀橡胶的交联程度最大,且吸水性能最好,采用XS103和XS104的EPDM吸水膨胀橡胶的吸水速率较快,但XS103和XS104析出严重,采用3种吸水膨胀粉的EPDM吸水膨胀橡胶的拉伸性能相差不大;随着XS102用量的增大,EPDM吸水膨胀橡胶的流动性变差,加工性能降低,与橡胶基体间的作用力和饱和吸水率增大,拉伸性能下降,当XS102用量为90份时EPDM吸水膨胀橡胶的吸水性能与拉伸性能综合最好。

基于抽真空系统的继电器线圈BMC热固性塑料模具结构设计

对于原有BMC继电器线圈模具的外观较差、线圈断线丝、生产效率及合格率较低等问题,设计了一种1模16腔布局的上、下双顶出系统的压注模具,通过抽真空系统结构的设计将注塑压力从原充填压力19~42 MPa降低至22~25 MPa,成型件采用电加热及电阻测温方法,上模镶件的温度控制在148~151℃之间,下模镶件的温度控制在148~151℃之间,通过实际生产验证抽真空系统的效果。该改进方案使不合格品率从0.08%降低至0.015%,生产效率提高了20%。结果表明,该模具通过抽真空系统的应用提高了模具的可靠性及稳定性,满足自动化数字化生产线的要求,并且,提高了生产效率与产品的合格率。