铅芯隔震橡胶支座力学性能试验研究

针对铅芯隔震橡胶支座力学性能试验,重点分析橡胶支座结构及粘接试验标准,设计一种新型抗剪粘接模块化试验装置,与现有试验装置进行分析比对,对新型试验装置的结构进行分析计算,对LRB750、LRB900两种支座进行压缩性能、水平性能、水平非破坏粘接性能和破坏粘接性能试验,结果表明:试验设计满足要求,相比垂向压缩、水平剪切对隔震橡胶支座粘接性能影响更明显,且支座压缩刚度、屈服力、屈服刚度、水平等效刚度均满足要求,LRB900初始粘接破坏载荷761 kN、位移735 mm。该研究成果为橡胶支座及同类产品研发和试验提供一定指导作用。

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。

掺废轮胎橡胶颗粒碎石封层黏结性研究

为提高废旧轮胎的再利用率,降低环境污染,将废轮胎橡胶颗粒等体积替换碎石制备新型橡胶颗粒碎石封层路面。通过橡胶颗粒表面的处理,确保橡胶颗粒碎石封层沥青‒集料间的黏附性,对不同集料粒径及橡胶掺量的碎石封层试件纹理特性进行评价,将橡胶颗粒掺量、集料粒径占比、脱落率、构造深度及摆式摩擦系数5个指标通过SPSS进行关联并评价,并以MMLS3试验模拟行车荷载,探究外界水温对其黏附强度的影响特性。研究结果表明:采用1.5%热沥青预裹覆的橡胶颗粒可有效改善碎石封层的集料脱落;脱落率与构造深度会伴随7.1~9.5 mm粒径占比及橡胶颗粒比例的增加有所上升;摆式摩擦系数与橡胶颗粒掺量增高呈现相反趋势;低温单因素对碎石封层集料脱落的影响大于高温和浸水,而水‒温耦合会使集料松散性加剧;整体而言,为确保碎石封层集料与沥青间具有较好的黏附强度,橡胶颗粒掺量与热沥青裹覆用量分别不宜超过50.0%、1.5%。

纳米Fe_(3)O_(4)增强硅橡胶与铁氧体的界面黏结特性试验研究

目的探究纳米Fe_(3)O_(4)增强硅橡胶与铁氧体的界面黏结特性。方法分别开展准静态拉伸试验、界面法向和切向黏结强度试验。采用超弹性理论,分析纳米Fe_(3)O_(4)增强硅橡胶材料的拉伸行为,采用双线性和指数内聚力模型,分析纳米Fe_(3)O_(4)增强与铁氧体的界面破坏行为。结果通过拉伸试验获得了不同纳米Fe_(3)O_(4)含量的硅橡胶的工程应力应变曲线及两参数Mooney-Rivlin模型,小变形范围的模型误差在1%以内,大变形范围的最大误差为3.8%。通过界面强度试验,获得了不同纳米Fe_(3)O_(4)含量的硅橡胶和铁氧体界面的法向和切向力-位移曲线、黏结强度和界面断裂能,得到了界面法向和切向黏结强度内聚力模型参数。结论随着纳米Fe_(3)O_(4)含量增加,硅橡胶的拉伸强度增加,界面法向黏结强度和断裂能增大,而切向黏结强度和断裂能变化不显著。双线性内聚力模型更适合作为纳米Fe_(3)O_(4)增强硅橡胶与铁氧体的界面黏结强度表征模型,界面法向和切向黏结强度变化规律与实测值的吻合程度更高。

PhN-DOPO改性环氧树脂的制备及性能

以对氨基苯甲酸(PABA)、对羟基苯甲醛(PHBA)和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料合成了一种长链阻燃剂(PhN-DOPO),并经FTIR、^(1)HNMR、ESI-MS对其进行了表征。制备了PhN-DOPO添加量(以环氧树脂质量计,下同)为0、5%、10%、15%的一系列梯度改性环氧树脂(EP1~EP4),通过DSC、TGA、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)和剥离强度测试考察了改性环氧树脂的热稳定性、阻燃性及粘接性能。结果表明,PhN-DOPO添加量为10%时,改性环氧树脂EP3的玻璃化转变温度提高至177.2℃,UL-94测试为V-0等级,LOI达32.4%,表现出最好的阻燃性和良好的热稳定性;EP3的剥离强度为2.75 kN/m,比纯环氧树脂(EP1)高0.28 kN/m。改性环氧树脂燃烧时,PhN-DOPO通过凝聚相和气相阻燃协同作用提高了环氧树脂的阻燃性,并且改性环氧树脂对应残炭的石墨化程度提高,表现出良好的成炭能力,其中改性环氧树脂EP3的成炭效果最好。

硅橡胶胶接层缺陷结构的三维重构及其对粘接性能的影响

胶接层缺陷是影响胶接结构强度和可靠性的主要因素。以硅橡胶胶接层为例,基于X-ray CT技术重构了胶接层中缺陷的三维结构,解析了胶层缺陷种类、分布规律及含量随热处理温度(RT~400℃)的变化规律。在此基础上,结合胶接结构拉伸剪切性能和拉伸剪切疲劳性能分析,揭示了胶层缺陷对胶接结构粘接性能的影响机制。结果表明:高温下硅橡胶的热解和老化会导致胶层气孔的产生、长大和合并;在RT~300℃内,胶层缺陷率随着热处理温度的增加而增加,但进一步增加热处理温度至400℃时,由于硅橡胶的炭化收缩,缺陷率呈现下降趋势;同时,在RT~300℃内,由于硅橡胶的高温再聚合,胶接结构的拉伸剪切强度随热处理温度的增加不断增加,但硅橡胶的高温裂解和炭化会导致其韧性下降,进而导致其拉伸疲劳性能的降低。研究结果对胶接结构的可靠性评价具有重要意义。

不同化学价离子对羧基丁腈橡胶复合材料力学性能的影响

在羧基丁腈橡胶中分别加入金属氧化物氧化镁、氧化锌和氧化铝,系统研究了金属离子与羧基的相互作用,共混胶硫化特性,硫化胶动态力学性能,复合材料的形貌、拉伸性能及模量-温度关系。结果表明,金属氧化物与羧基丁腈橡胶形成离子键的难易程度与金属氧化物的碱性强弱有关;金属离子具有较高的电荷数、较小的半径和较强的电负性则有利于提高羧基丁腈橡胶复合材料在高温条件下的力学强度。

轨道车辆用硅酮密封胶的黄变行为研究

研究轨道车辆用硅酮密封胶与橡胶基材粘接时产生的黄变行为。结果表明:在空气、高温(80℃)和紫外光环境下静置5 d,挤涂在橡胶基材A上的硅酮密封胶发生不同程度的黄变,挤涂在铝合金基材和橡胶基材B上的硅酮密封胶未发生黄变;黄变前后硅酮密封胶1#和2#的傅里叶红外光谱特征峰和元素相对含量均无明显变化,即硅酮密封胶的黄变不是其自身分子结构改变导致的;硅酮密封胶与橡胶基材A粘接时发生黄变行为主要是由于橡胶基材A中的小分子物质迁移至硅酮密封胶导致的;含有苯环和羧基等不饱和键基团的邻苯二甲酸酯类增塑剂以及胺类物质二丁基胺在紫外光环境下易发生分子结构变化,进而导致硅酮密封胶黄变。

聚氨酯弹性体与金属材料粘接工艺研究

通过将金属材料与橡胶材料组合并粘接,可以实现复合材料之间功能的优势互补,综合提升产品的应用性能。本文介绍了常见的粘结机理,聚氨酯弹性体与金属材料的粘结是分子间扩散、化学键、机械互锁等多种因素共同作用的结果;综述了目前常用的几种金属材料粘接表面的处理方法:机械处理、化学处理、阳极氧化、偶联剂处理等;对新型矿用纳米吸能柔性防护装置的粘结装配工艺进行了研究总结。最终,通过简便有效的工艺方法,获得了性能符合质量要求的井下新型安全防护装置产品。

解交联橡胶与沥青的相互作用研究

通过对比基质沥青和解交联橡胶沥青的针入度、软化点、延度以及力学性能和流变特性等,证明了解交联橡胶对沥青性能的提高效果;通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、核磁共振波谱(NMR)等手段,研究了解交联橡胶与沥青间的相互作用,证明了两者共价键、氢键、配位键等相互作用,结果将有助于促进橡胶沥青在道路领域的标准化、规模化应用。

水泥及胶粉掺量对砂浆拉伸黏结强度的影响

为提高砂浆拉伸黏结强度,研究了不同水泥及胶粉掺量对砂浆拉伸黏结强度的影响。结果表明:当水泥掺量较低时,增加胶粉掺量能在一定程度上提高砂浆的拉伸黏结强度;当胶粉掺量较小时,增加水泥掺量能显著提高砂浆的拉伸黏结强度;当水泥掺量与胶粉掺量均较大时,同时增大水泥与胶粉掺量会降低砂浆的拉伸黏结强度。

橡胶混凝土与变形钢筋黏结性能试验研究

共设计制作9组试件,对钢筋内贴应变片的试件进行拉拔试验,系统研究了橡胶体积取代率、钢筋直径、锚固长度对变形钢筋与橡胶混凝土黏结性能的影响。观察了试件破坏形态并通过计算得出试件极限黏结应力和滑移量,得到了不同因素下黏结应力、相对滑移分布规律以及不同锚固位置处的黏结应力-滑移曲线。建立了考虑橡胶体积取代率下变形钢筋与橡胶混凝土黏结应力-滑移本构关系模型;通过对相同滑移值下不同位置(距自由端距离)处黏结应力的量纲一化处理,得到了不同橡胶体积取代率下的变形钢筋与橡胶混凝土的黏结位置函数。结果表明:橡胶体积取代率增加,极限黏结应力减小,对应加载端滑移量先增加后减少;钢筋直径、锚固长度增大均会导致极限黏结应力减小,对应加载端滑移量减少;对比各位置处黏结应力-滑移曲线发现,橡胶体积取代率增加、钢筋直径及锚固长度增大均会加剧黏结应力的不均匀分布;相对滑移量会随着橡胶体积取代率增加而增加,随着钢筋直径、锚固长度的增大而减少。

不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土的粘结性能

钢筋与橡胶混凝土之间良好的粘结性能,是橡胶混凝土工程应用的基础。为研究不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土的粘结性能,对钢筋橡胶混凝土试件进行不同加载速率(0.01~1 mm/s)下的中心拉拔试验,分析加载速率、橡胶替换率及钢筋直径对钢筋与橡胶混凝土粘结性能与破坏状态的影响。试验结果表明,钢筋直径对拉拔试件的破坏方式影响显著,钢筋直径18 mm的试件发生劈裂破坏,钢筋直径14 mm的试件发生钢筋拔出破坏。此外,加载速率对粘结滑移曲线中的关键参数值也有显著影响。通过理论分析提出了不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土粘结滑移关系计算模型,模型评估结果表明新建立模型的计算结果与试验结果吻合良好,可以用于预测不同加载速率下钢筋与橡胶混凝土之间的粘结滑移关系。

聚合物胶粉改性水泥加固砂浆的制备及性能研究

结合特殊工程加固施工需求,采用不同掺量的聚合物胶粉对加固砂浆进行了改性,制备了高性能聚合物水泥加固砂浆,并从工作性、力学性能、黏结性能等方面对其性能进行了研究。结果表明:随着聚合物胶粉掺量的增加,砂浆的可操作时间、凝结时间延长,劈裂抗拉强度增加,抗压、抗折强度降低,但降幅不大;聚合物胶粉的最佳掺量为1.0%,此时对砂浆与钢丝绳的黏结抗剪强度、与混凝土的正拉黏结强度有所改善;自制的加固砂浆具有较好的拉拔强度,且可使混凝土基材内聚破坏,大板模拟试验拉拔测试得到其28 d平均拉拔强度达1.78 MPa,性能良好。

碳钢-橡胶硫化黏接拉伸力学行为与黏接失效机理

目的研究碳钢-橡胶黏接结构件的拉伸力学行为和黏接失效机理,同时获得黏接工艺参数对碳钢-橡胶黏接界面质量的影响规律。方法引入内聚力模型来描述黏接界面的黏接失效过程,通过黏接结构件界面力学性能实验拟合,获得内聚力参数,建立碳钢-橡胶黏接三维拉伸数值模型,从拉伸应力、剥离应力、损伤因子和刚度弱化的角度分析碳钢-橡胶在拉伸载荷作用下的黏接失效行为,研究刚度、初始损伤强度和断裂能对碳钢-橡胶黏接界面力学性能的影响规律。结果在实验得到的内聚力参数下,碳钢-橡胶黏接界面中部最大拉伸应力比边缘增大了0.42 MPa,黏接界面边缘的最大剥离应力比最大拉伸应力增大了0.77 MPa。在拉伸位移为1.35 mm时,黏接界面中部最先进入损伤演化。当拉伸位移增至1.8 mm时,黏接界面边缘进入损伤演化,黏接界面中部完全失效,刚度的减小使得黏接界面的抗拉伸能力增强,刚度越小黏接界面的抗拉伸能力增强效果越明显。初始损伤强度小于3.42 MPa,黏接界面损伤演化速度明显较慢,在较大拉伸位移下才会发生黏接失效。不同断裂能的黏接界面进入损伤演化时的拉伸位移一致,断裂能越大的黏接界面损伤演化至完全失效的速度越慢。结论碳钢-橡胶黏接界面中部的最大拉伸应力较大,最大剥离应力较小,黏接界面中部最先发生黏接失效。减小碳钢-橡胶黏接界面的刚度,提高初始损伤强度和断裂能可以有效预防黏接失效。不同内聚力参数的碳钢-橡胶黏接界面发生初始黏接失效的位置和范围具有随机性,但黏接失效均从黏接界面中部扩散至边缘。

公路沥青路面超薄罩面施工关键技术浅析

结合高速公路沥青路面超薄罩面工程实例,采用自主研发生产的高黏复合改性橡胶沥青和高性能复合改性乳化沥青,从混合料配合比设计、施工工艺和施工质量控制要点等方面对超薄罩面技术进行探讨和分析,并在竣工后对路用性能进行检测。结果显示:加铺超薄罩面后,路面各项路用性能指标均满足规范要求,通车3个月后无明显病害,对类似工程具有借鉴意义。

阻燃橡胶/常规橡胶复合材料的黏接强度

为全面系统研究阻燃橡胶和常规橡胶之间的黏接强度,通过分段多次硫化工艺技术制备了外层阻燃/内层常规的混用橡胶样本,按照欧盟EN45545-2标准测试了双层橡胶样本的阻燃性能。结果表明,随着阻燃橡胶层厚度的增加,样本的阻燃性能逐渐增加,当阻燃橡胶层厚度达到3 mm及以上时,样本阻燃性能达到欧盟EN45545-2标准;但随着阻燃橡胶层厚度的增加,样本的耐屈挠疲劳性能降低。随后通过二板法、90°剥离和层间黏合实验测试了常规橡胶、阻燃橡胶以及双层橡胶的黏接强度,结果表明,无论是橡胶与金属之间的黏合,还是橡胶之间的层间黏合,单种类阻燃橡胶或常规橡胶的黏接强度较强,而阻燃橡胶与常规橡胶双层橡胶之间的黏接强度相对较弱,但仍达到了行业要求的5 MPa,因此,阻燃橡胶和常规橡胶复合形成的双层橡胶具有较大的应用价值。

动态共价交联橡胶:机遇与挑战

交联橡胶是一类典型的热固性高分子材料,一旦成型就难以重塑和再加工。大量废弃橡胶已经导致严重的“黑色污染”和资源浪费。升级回收利用和可持续发展是橡胶工业的重要需求。当前,除了回收利用现有的废弃硫化橡胶制品之外,从根源上解决橡胶材料绿色发展的关键在于开发可循环利用的新型交联橡胶。动态共价交联橡胶的发展为交联橡胶的高资源化回收利用提供了全新的机遇,但动态共价交联橡胶从概念走向实际应用仍面临诸多挑战。本文着眼于动态共价交联橡胶的连续再加工,总结了当前动态共价交联橡胶的发展现状以及所面临的困境,并对动态共价交联橡胶的发展提出了展望。

沥青混凝土桥面铺装层间黏结性能的影响研究

为研究沥青混凝土桥面铺装结构的层间受力状态,采用有限元法建立带有薄层沥青防水黏结层的混凝土箱梁整桥模型及局部梁端子模型,进行层间黏结响应分析,并与涂膜类防水黏结层和卷材类防水黏结层进行对比。考虑防水黏结层厚度及模量对沥青桥面铺装结构层间黏结性能影响,结果表明,采用薄层橡胶沥青防水黏结层的沥青桥面铺装结构,层间黏结性能较其他两类更优,工程应用中具有适应性强,抗变形能力强等优势。防水黏结层厚度的增大可提升沥青桥面铺装结构的层间黏结性能,但提升的效率随厚度的增加而降低。防水黏结层模量的增大对层间黏性性能产生不利影响。

绿色交联弹性体材料研究进展

传统的橡胶制品是通过传统硫化工艺制造而成的,所形成的交联网络是永久性的,很难再重复加工利用。为此,制备绿色交联体系的橡胶成为未来研究的重要趋势。在本综述中,主要总结和分析了不同于传统化学交联键的几种键型,主要分为Diels-Alder反应型及类玻璃态高分子。其中类玻璃态高分子主要涉及β-羟基酯键、缩醛键、硼酸酯键和亚胺键。这些键可以断裂甚至有些还可以实现重排,符合绿色交联的设计要求。除此之外,还有一些非共价作用也可以促进绿色交联网的形成,比如氢键、π-π键,金属配体作用和离子相互作用。这些绿色交联键及非共价相互作用在橡胶可再加工和可回收橡胶方面具有很大的潜力,极大减少对环境的危害。