短纤维填充橡胶复合材料抗撕裂性能数值研究

基于断裂力学理论,应用有限元法分析带有初始边缘直裂纹的二维橡胶板在单轴拉伸下的撕裂特性。采用随机顺序吸附(random sequential adsorption,RSA)算法在ABAQUS软件中生成短纤维随机分布的模型,研究网格尺寸和积分路径对J积分的影响;计算复合材料在不同拉伸载荷下的J积分值;分析了J积分(扩展方向平行于初始裂纹方向)随短纤维含量、短纤维长度、短纤维直径和短纤维取向角的变化关系。研究结果表明:网格尺寸和积分路径对J积分有一定的影响;J积分随拉伸载荷的增大而增大;在同一初始边缘直裂纹(a_(0)=6.25 mm)下,短纤维填充橡胶复合材料抗撕裂性能随短纤维含量、长度和直径的增大而提高,随短纤维取向角的增大而降低;短纤维在小角度范围内随机取向的抗撕裂性优于大角度范围内随机取向。

不同纤维在四丙氟橡胶中的应用研究

将聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维、碳纤维(CF)、聚四氟乙烯(PTFE)纤维和聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维4种短纤维添加到四丙氟橡胶(FEPM)中制备复合材料FEPM/PPTA、FEPM/CF、FEPM/PTFE、FEPM/PBO,并研究了复合材料的硫化特性、力学性能、耐热性能和耐热氧老化性能。结果表明:FEPM/CF的扭矩差(MH-ML)最大、综合力学性能最佳,FEPM/PPTA与FEPM/PBO的耐热性和耐热氧老化性优于其他两种复合材料。

混炼参数对短纤维-橡胶复合材料性能的影响

混炼参数是短纤维-橡胶复合材料制备过程中重要的工艺参数,直接影响着短纤维的补强性能。通过实验对比分析了填充系数、上顶栓压力、冷却水温度、转子转速和短纤维添加份数5个混炼参数对短纤维-橡胶复合材料混炼过程和硫化胶物理机械性能的影响。结果表明随着填充系数、上顶栓压力等参数的增加,混炼过程中消耗的最大功率、单位能耗等不断增加,而硫化胶的物理机械性能则有最佳值。当填充系数为0.6,上顶栓压力为0.6MPa,冷却水温度为40℃,转子转速为70r/min,短纤维添加份数为3份时,短纤维-橡胶复合材料的物理机械性能最佳。

废聚丙烯/废轮胎胶粉/废尼龙短纤维复合材料 Ⅰ.配方

用双螺杆挤出机制备了废聚丙烯/废轮胎胶粉/废尼龙短纤维(WPP/GRT/WSF)复合材料,通过正交实验得出了制备该复合材料的最佳配方,讨论了增容剂用量、氯化聚丙烯的含氯质量分数、GRT用量及其粒径、WSF用量及预处理对该复合材料力学性能的影响。结果表明,制备该复合材料的最佳配方(质量份,下同)是WPP100,GRT30,WSF8,二甲基二硫代氨基甲酸锌、二硫化二苯并噻唑、多乙烯多胺及重油用量依次为0.6,1.2,0.3,2,聚丙烯接枝马来酸酐、氯化聚丙烯用量依次为8,4;在最佳配方下,该复合材料的非缺口冲击强度为25.2kJ/m2,拉伸强度为13.6MPa;GRT用量为30份时,该复合材料的拉伸强度和非缺口冲击强度最大,GRT的最佳粒径为40目;WSF经D法预处理后,提高了该复合材料的力学性能,拉伸强度为16.3MPa,非缺口冲击强度为27.8kJ/m2。

废聚丙烯/废轮胎胶粉/废尼龙短纤维复合材料 Ⅱ.工艺条件

采用反应挤出方法制备了废聚丙烯 /废轮胎胶粉 /废尼龙短纤维 (WPP/GRT/WSF)复合材料 ,讨论了螺杆转速、机头温度对WPP/GRT/WSF复合材料力学性能的影响。结果表明 ,当螺杆转速为15r/min ,机头温度为 185～ 195℃时 ,WPP/GRT/WSF复合材料的力学性能达到最佳 ,拉伸强度为13.6MPa ,冲击强度为 2 5 .2kJ/m2 。按照最佳配方和工艺挤出管材的拉伸强度为 4 .6MPa ,冲击强度为5 .4kJ/m2 ,爆破压力为 0 .6

废胶粉、滑石粉改性PA66/GF复合材料的制备与性能

采用硅烷偶联剂KH560表面改性废胶粉(WRP)、环氧树脂E44改性滑石粉(Talc),以尼龙(PA)66/玻璃纤维(GF)复合材料为基体,制备了WRP,Talc及两者协同改性的PA66/GF复合材料,研究了WRP,Talc及两者协同作用对复合材料力学性能、结晶性能和热稳定性能的影响。结果表明,当3份WRP经过1份KH560处理后,其与PA66/GF基体间的界面粘结性明显得到改善,其改性的复合材料弯曲强度和冲击强度最高,分别比PA66/GF基体提高了11.09%和2.05%。当1份Talc经过3份E44处理后,其在基体中具有良好的分散性,改性的复合材料弯曲强度和冲击强度达到最大,分别比基体材料提高了13.89%和8.42%。WRP与Talc均能促进复合材料的结晶,但两者协同作用对复合材料结晶性能没有明显的影响。采用1份KH560处理的3份WRP协同3份E44处理的1份Talc对复合材料进行改性,可使弯曲强度和冲击强度相比基体分别提高16.97%和6.25%,且使复合材料具有良好的热稳定性能,达到了低成本WRP和Talc改性制备高性能橡塑复合材料的目的。

短纤维用量对短纤维-橡胶复合材料混炼质量的影响

利用六棱同步变间隙转子进行聚酯短纤维用量实验。实验过程中通过添加不同份数的短纤维,对比分析了短纤维用量对短纤维-橡胶复合材料的混炼过程及混炼胶质量的影响。结果表明,当短纤维添加份数为3份时,混炼胶达到了最佳的物理机械性能。

短碳纤维／丁腈橡胶复合材料拉伸模量的研究

研究了丁腈橡胶被短碳纤维增强后拉伸模量的变化．通过实验，发现在采用Ｈａｌｐｉｎ－Ｔｓａｉ方程对短纤维／橡胶复合材料的拉伸模量进行预测时，纤维增强作用的度量系数取值的局限性，并对值进行了修正．修正后预测值与实验结果有较好的一致性．

短纤维／弹性体复合材料的研究──SF－（Rr－Rs）／HDPE复合材料研究

研究了短纤维（ＳＦ）增强再生胶（Ｒｒ）、废胶粉（Ｒｓ）与高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）的橡塑共混体的制备及其性能。讨论了短纤维组分、品种、增容体系及Ｒｓ组分等对多元复合材料基本力学性能的影响．该复合材料具有较高强度、低成本，还具有较好的热塑性。

废旧轮胎短纤维的预处理及其在EPDM中的应用

研究了废纤维、改性废纤维、DN66 3种短纤维用量及其取向方向对短纤维/EPDM复合材料(SFRC)性能的影响。结果表明,随着短纤维用量的增加(用量在0～20.0份内),SFRC的硬度、100%定伸应力和撕裂强度逐渐增大,SFRC的拉伸强度和拉断伸长率呈下降趋势,从取向效果来看,L方向上的力学性能优于T方向;与添加未处理废纤维相比,添加预处理废纤维的SFRC的100%定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率、撕裂强度均有不同程度的提高,与添加DN66的接近,部分性能甚至更好;SEM研究发现,未处理的废纤维在EP-DM基质中分散不均匀,与基体的界面粘合性能差,而经预处理后能有效地改善废纤维的分散性能和界面粘合性能。

废旧丁腈橡胶粉改性ABS的性能研究

采用熔融共混挤出的方法,制备了废旧丁腈橡胶粉不同掺量的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)复合材料,研究了废旧丁腈橡胶粉对复合材料力学性能、流动性能和热稳定性的影响。结果表明:废旧丁腈橡胶粉降低了ABS的拉伸强度和弯曲强度,提高了冲击强度,其适宜的掺量宜控制在5%以内;而且,WNBR的加入使复合材料的热稳定性得到提高,但降低了复合材料的流动性。

废旧橡胶粉细集料水泥砂浆探析

针对废旧橡胶国内外的利用现状,研究了废旧橡胶粉作为细集料对水泥砂浆物理力学性能的影响,指出将水泥及橡胶微粒两种材料制成复合材料,可以减少黑色污染,改善水泥混凝土的性能。

废旧橡胶粉与木材纤维复合材料的热压工艺

以废旧橡胶粉和木材纤维为原料,选择三聚氰胺改性脲醛树脂为胶黏剂,经热压工艺制备废旧橡胶粉—木材纤维复合材料。选取热压温度、热压时间、施胶量、橡胶粉量为影响因子,通过正交试验研究复合材料的力学性能;同时探讨了分别采用酸、碱、紫外线及湿气老化、双氧水改性橡胶粉对复合材料性能的影响。结果表明:热压温度170℃、热压时间7 min、施胶量14%、橡胶粉量20%时废旧橡胶粉—木材纤维复合材料的力学性能最好;碱改性橡胶粉制得复合材料的力学性能及疏水性能最好,力学性能达到中密度纤维板国家标准。

橡胶粉对PVA-ECC力学性能影响研究

为研究橡胶粉对聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)力学性能的影响,以掺入了橡胶粉的PVA-ECC为研究对象,对其强度和压缩韧性进行试验研究,并采用扫描电镜对橡胶粉表面微观形貌进行分析。研究参数包括橡胶粉掺量、改性方式及粒径。试验结果表明:相对于基准试件,橡胶粉掺量为5%时,试件抗压强度提高了6%;掺量为10%时,试件抗压强度基本相等,压缩韧性指标有所提高;橡胶粉掺量较低时,试件呈现多裂缝失效模式,延性相对于基准试件有一定提高;橡胶粉粒径及处理方式对试件力学性能影响不大。因此,采用掺量低于10%的水洗橡胶粉制备PVA-ECC能提高其抗压强度、压缩韧性及延性,且更易制备。

基于扩展有限单元法的短纤维/橡胶复合材料裂纹扩展分析

为了研究短纤维/橡胶复合材料裂纹在拉伸载荷作用下的扩展演化规律,应用扩展有限元法对预制裂纹的短纤维/橡胶复合材料的裂纹扩展进行了数值模拟.采用随机顺序吸附算法在ABAQUS软件中生成短纤维分布模型,分析了失效准则参数(最大许用主应力和裂纹表面能)、短纤维细观参数(体积含量、长度和取向角)对裂纹扩展行为的影响规律,探究了短纤维的增韧机理,数值结果与试验结果吻合.研究结果表明:降低基体材料的损伤阈值可以实现裂纹的扩展,而不改变裂纹扩展特征;短纤维增强相的存在会改变裂纹的扩展方向,使裂纹的扩展路径呈现复杂性从而提高材料抗撕裂性能;裂纹扩展路径曲折度随短纤维含量、长度和取向角的增加而增大,试样拉断时所需要消耗的功增大,抗撕裂性提高.