稀土丁异戊橡胶改性天然橡胶的应用研究

采用稀土丁异戊橡胶代替顺丁橡胶,测试并分析了改性天然橡胶的低温性能及相关性能。结果表明,稀土丁异戊橡胶改性的天然橡胶室温力学性能和粘接性能与顺丁橡胶改性的天然橡胶相近,但低温性能有较大的改善。在-40℃下贮存2h后,顺丁橡胶改性天然橡胶硫化胶有明显的结晶现象,其剪切模量较室温下的相应值增加了6倍,而稀土丁异戊橡胶改性的天然橡胶硫化胶保持了良好的弹性,其剪切模量值与室温下的相当。

微观结构对丁异戊橡胶性能的影响

采用差示扫描量热分析(DSC)、动态热机械分析(DMA)、拉伸耐寒系数、硫化仪和门尼粘度仪等手段表征了3种不同微观结构的丁异戊橡胶低温性能及加工性能。结果表明,丁异戊橡胶分子链链段越短,低温性能越优异;相对分子质量越大且分布越窄,其门尼粘度相对较大,有利于加工。

聚酰亚胺短切纤维及其表面处理对丁异戊橡胶性能的影响

将聚酰亚胺(PI)纤维作为耐烧蚀填料加入到丁异戊橡胶(BIR)中,可显著改善BIR烧蚀性能,当PI加入量为10份时,线烧蚀率从0.395mm/s降至0.149mm/s。分别用酸、碱、偶联剂、胶黏剂对PI短切纤维进行表面处理,分析不同处理方式对BIR复合材料性能的影响。结果表明,纤维表面处理可改善PI/BIR复合材料的力学性能,偶联剂处理后,其拉伸强度可达到9.08MPa。

丁异戊橡胶高低温性能研究

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振碳谱(13C-NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)分析方法表征了丁异戊橡胶的3种不同序列结构。结果表明,3种微观序列结构改性均已达到橡胶低温性能要求,其顺式质量分数均大于97%;GPC测试结果表明,3种橡胶相对分子质量分布均小于3.00。宽温域内力学性能测试结果表明,3种橡胶高低温性能均较好;丁二烯序列分布为7.2的橡胶剪切模量在试验温度范围内比较稳定,上下波动不超过20%。

耐高低温耐压橡胶弹性材料

采用丁异戊橡胶作为主体材料,从补强体系、硫化体系和增塑剂三个方面分析了它们对橡胶高低温性能、耐老化性能和耐压性能的影响.粒径小、结构度高的炭黑和气相白炭黑并用可有效改善橡胶的力学性能;硫磺含量在0.8％ ～1.3％使得硫化橡胶既具备较好的高低温性能又兼顾较好的耐老化性能;增塑剂可有效调整橡胶硬度和耐压性能.并对研制的丁异戊橡胶弹性材料及其柔性接头构件耐高低温性能及耐压性能进行分析.结果表明,弹性材料高低温剪切性能及耐压性能表征结果能初步反映柔性接头构件的摆动性能及耐压性能.

稀土合成橡胶的发展状况

主要介绍稀土顺丁橡胶(BR)、稀土异戊橡胶(IR)和稀土丁异戊橡胶(BIR)的生产和研究状况。钕系BR(Nd-BR)是BR中顺式含量最高(顺式-1,4-结构物质的量分数可达0.98以上)、综合性能最好的胶种,将替代其他BR成为高性能子午线轮胎的主要原料。稀土IR合成技术为我国首创,钕系IR(Nd-IR)主要应用于医用器械领域,钛系IR(Ti-IR)和Nd-IR主要应用于轮胎中。而钕系BIR(Nd-BIR)脆性温度低于-80℃,Nd-BIR在低温材料和轮胎中具有广阔应用前景。

宽温域柔性接头弹性件本构模型适用性研究

针对宽温域丁异戊橡胶弹性件开展了-55、-40、20、65℃下的单轴拉伸试验与剪切试验,研究其在不同温度下本构模型的适用性,验证了本构模型由一种变形对其他变形的预测能力,在此基础上采用有限元方法分析了各模型的计算误差,确定了丁异戊橡胶在不同温度不同应变下所适用的本构模型。结果表明,阶数越高的本构模型预测能力越差,低阶的Neo-Hookean模型预测能力最好,同时在丁异戊橡胶弹性件的有限元计算中,-55～20℃本构模型采用Yeoh模型与三阶五项式模型最好,20～65℃采用Yeoh模型计算精度最高。

宽温域小型柔性接头摆动特性数值研究

为了提高小型柔性喷管温度环境适应性,采用高低温性能良好、力学性能更优的宽温域丁异戊橡胶作为柔性接头弹性件。运用有限元方法,验证了不同温度下“三阶-五项式”超弹性本构模型对变形的预测能力,分析了不同高压、摆角工况下温度对于柔性接头轴向刚度、摆动力矩特性、弹性件应力分布的影响规律。研究结果表明:随着温度升高,丁异戊橡胶力学性能下降,进而引起柔性接头轴向位移增大,比力矩减小。高压大摆角下,弹性件中压强引起的剪应力是主要的,剪应力最大值位于转动平面内,且弹性件中近后法兰剪应力幅值最大,随温度升高而减小。