大掺量橡胶粉对沥青玛蹄脂碎石混合料低温性能的影响

为提高废旧轮胎的回收利用率,将轮胎粉碎加工成橡胶粉,采用等体积法替换石灰石集料,优化橡胶粉级配设计,制备聚酯纤维掺量0.4%和不同橡胶粉替代率(0、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%)的沥青玛蹄脂碎石混合料(stone mastic asphalt, SMA)。基于马歇尔稳定度试验和半圆弯曲(semi-circular bending, SCB)试验,采用SCB试件的极限拉应力、断裂能、断裂韧性和断裂劲度综合分析了不同低温环境下橡胶粉对SMA-13沥青混合料抗裂性能的影响。结果表明:SMA-13沥青混合料的最佳沥青用量与橡胶粉掺量成正比,橡胶粉掺量的增加会提高混合料的弹性性能。与石灰岩沥青混合料相比,橡胶粉沥青混合料抗裂能力更加稳定和优异。当橡胶粉替换率为3%时,SMA-13沥青混合料抵抗变形能力最强,可显著提升其低温性能,为沥青路面材料组成设计提供了理论依据。

低温等离子体活化氯丁橡胶和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物及其复配改性沥青的性能

为提升胶粉改性沥青的性能,以与基质沥青质量比为11/100的氯丁橡胶(CR)和3/100的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)为改性剂制备了改性沥青,采用低温等离子体活化CR/EVA以进一步提升复配改性沥青的性能,研究了单一改性、复配改性和低温等离子体活化复配改性沥青(A-CR/EVA-MA)的路用性能,并使用扫描电子显微镜、原子力显微镜和傅里叶变换红外光谱分析了各改性沥青的微观机理。结果表明,各改性沥青的路用性能均有提升,总体表现为活化复配改性优于复配改性和单一改性;A-CR/EVA-MA的针入度、软化点、延度、布氏黏度及抗车辙因子较基质沥青分别提升了46%、47%、95%、253%和278%,存储稳定性也得到了进一步提高;低温等离子体活化技术增加了改性剂的比表面积和表面官能团含量,提高了改性剂对沥青中轻质组分的吸附能力,促进了CR和EVA与沥青的紧密结合,有效提升了改性沥青的路用性能。

基于响应面法的半柔性路面材料低温性能研究

为提高半柔性路面材料(SFPM)低温抗裂性能,采用橡胶粉与硅烷偶联剂对水泥砂浆进行改性,制备复合半柔性路面材料(R&S-SFPM)。基于响应面分析法以劈裂抗拉强度、抗弯拉强度、最大弯拉应变、弯曲蠕变速率以及平均线收缩系数作为评价指标分析胶粉目数、掺量及硅烷偶联剂用量对SFPM低温性能的影响,并确定了可获得最优低温性能表现的R&S-SFPM掺配比例。结果表明:橡胶粉可提高SFPM的应力松弛能力,使其具有更好的柔韧性;硅烷偶联剂可提高SFPM力学强度。此外,橡胶粉及硅烷偶联剂掺量、胶粉目数均对SFPM低温性能改善效果有较大影响。当胶粉目数为60目、掺量为14%,硅烷偶联剂用量为0.72%时,R&S-SFPM综合低温效果最佳;与普通半柔性路面材料(O-SFPM)相比,R&S-SFPM的劈裂抗拉强度、抗弯拉强度、最大弯拉应变以及弯曲蠕变速率分别提高23.7%、7.6%、29.9%和15.2%。

铅芯隔震橡胶支座关键抗震性能参数极低温效应试验研究

中国北方部分地区冬季易受到极寒气候的影响,研究铅芯隔震橡胶支座在此环境下的性能变化规律和规范适用性,对结构抗震安全性具有非常重要的意义。对3种不同形状的铅芯隔震橡胶支座,分别进行了不同温度(-60~40℃)和不同低温暴露时间(1、2、7 d)下的剪切性能试验,得出了支座的关键抗震性能参数(特征强度、水平等效刚度、屈服后刚度和等效阻尼比)随温度和低温暴露时间的变化规律。研究表明:支座形状对铅芯隔震橡胶支座的低温隔震性能影响较小;而橡胶配比在极低温时的影响至关重要;在满足各项性能需求的前提下,低温减隔震支座宜优先选择剪切模量较小的支座;支座的关键抗震性能参数在低温暴露时间约为2 d时达到一个相对稳定的状态。

纳米硅补强氟橡胶的研究

以热弧等离子体法制备高纯度纳米硅,通过机械共混法制备炭黑/氟橡胶(FKM-C)和纳米硅/氟橡胶(FKMSi)复合材料,与不加填料的纯氟橡胶(P-FKM)复合材料相比,研究填料对氟橡胶性能的影响。结果表明:FKM-Si复合材料的脆性温度低于P-FKM复合材料;FKM-Si复合材料的硬度、拉伸强度和拉断伸长率均高于FKM-C复合材料,分别达到70度、12.16 MPa和289%;FKM-Si复合材料的截面无缺陷,说明纳米硅与氟橡胶的相容性好;FKM-Si复合材料的热稳定性比FKM-C复合材料好。

高掺量胶粉/SBS改性沥青及其混合料的路用性能

为了提高废旧轮胎利用率,降低沥青生产成本,发挥胶粉和SBS两种改性沥青的优势,通过优化制备工艺和材料掺量,研究沥青的三大指标、黏度、弹性恢复、储存稳定性,确定了胶粉/SBS复合改性沥青的胶粉最佳掺量为42%,裂解剂的最佳掺量为1.5%。以制备的高掺量复合改性沥青混合料为主要研究对象,其他5种沥青混合料为对照组,包括基质沥青混合料、3%SBS改性沥青混合料、21%普通掺量的胶粉改性沥青混合料、42%高掺量胶粉改性沥青混合料以及21%胶粉+3%SBS普通掺量复合改性沥青混合料,通过车辙试验、低温小梁弯曲试验等分析各个改性沥青混合料的性能。结果表明,比起其他5种沥青混合料,高掺量胶粉/SBS复合改性沥青混合料有优异的高温抗车辙、低温抗开裂和水稳定性,为进一步研究胶粉/SBS改性沥青的应用起到了推广作用。

极端环境温度对硅橡胶材料性能的影响研究进展

硅橡胶材料具有优异的机电性能以及出色的耐高低温性能,在电气绝缘领域具有广泛运用。本文综述了低温、高温对硅橡胶(SR)材料力学性能、电气性能的影响,同时介绍了硅橡胶在低温下的结晶行为以及提高硅橡胶材料热稳定性的方法,最后对硅橡胶材料的未来发展应用趋势进行了展望。

马来酸酐改性高掺量橡胶沥青制备与性能

使用高度降解的再生橡胶(DR)制备了高掺量橡胶沥青(HCRA),通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪、凝胶渗透色谱仪、动态剪切流变仪和动态力学分析仪,对比研究了马来酸酐(MAH)预接枝DR改性与MAH和DR直接共混改性对HCRA结构与性能的影响,探讨了两种改性方法的改性机理。结果表明,MAH预接枝DR时发生了由烯烃双键和烯丙基碳氢原子提供活性位点的自由基取代反应,而MAH和DR与沥青直接共混时,存在自由基取代反应和酯化反应两种反应,并以后者为主;MAH改性HCRA的溶胶组分中以中低分子量组分为主;MAH改性显著改善了HCRA的高、低温流变性能。此外,两种改性方法对HCRA的结构与性能均有影响,且随MAH掺量的变化存在明显差异。

炭黑用量对不同橡胶低温性能的影响(Ⅰ)

选用极性与饱和度不同的天然橡胶(NR)、丁腈橡胶(NBR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、活氯型丙烯酸酯(ACM)4种橡胶为基体胶,炭黑N550用量采用0、10、30、50、70份,使用差示扫描量热仪(DSC)、低温回缩试验仪、低温脆性试验机对不同用量炭黑填充硫化胶低温性能进行表征,3种测试仪器表征的低温性能分别是玻璃化转变温度(Tg),回缩10%对应温度(TR10)以及脆性温度(Tb)。结果表明,极性胶NBR、ACM的T_(g)、T_(R10)随炭黑用量增加变化幅度较大,而非极性胶NR、EPDM的T_(g)、T_(R10)变化较小,与结合胶含量成正相关;虽然NBR和ACM存在饱和性差异,但两者的T_(g)、T_(R10)变化幅度相近。同样的,NR和EPDM也表现出相同规律,说明橡胶的饱和性对橡胶的Tg与TR10影响无关联。炭黑填充量对橡胶Tb的影响规律因橡胶种类的差异而表现出多元化,与结合胶含量无关,且与橡胶的极性和饱和性不存在明显的关系,其中EPDM橡胶表现出了最低的脆性温度,且远低于其Tg。

低温环境下橡胶O形圈密封性能的流固耦合分析

为探究温度、表面形貌特征、材料性能对橡胶密封圈的密封性能影响,通过实验获得不同温度下橡胶材料的力学性能参数;基于ABAQUS软件建立橡胶密封件的有限元仿真模型,对O形圈加压降温过程进行顺序耦合的固热分析,得到O形圈与密封界面处的接触应力分布;基于Kalker提出的接触变分原理,使用傅里叶变换进行接触力学分析,建立了接触应力与表面微观形貌的数值关系;采用Persson的渗流理论计算了O形圈密封件的泄漏率。结果表明:随着环境温度的降低,接触压力曲线发生明显变化,接触宽度减小;当温度降低至橡胶材料玻璃化转变温度附近,弹性模量陡增,橡胶材料失去回弹性能,O形圈密封性能降低,发生泄漏。

可崩解支架联合薄膜套粪便隔绝术预防低位直肠癌术后吻合口漏的效果分析

目的探讨可崩解支架联合薄膜套粪便隔绝术在预防低位直肠癌术后吻合口漏的应用。方法回顾性分析2016年1月至2023年4月在重庆医科大学附属永川医院行腹腔镜下低位直肠癌根治术(Dixon术式)的72名患者,其中行预防性造口的35名患者为观察组,行可崩解支架联合薄膜套粪便隔绝术的37名患者为研究组。比较2组患者的一般资料、手术时间、住院时间、总体并发症、住院费用、吻合口漏等指标。结果2组患者的一般资料(年龄、性别、BMI、NRS-2002评分、ASA分级、肿瘤分期、肿瘤距肛缘的距离)和合并基础疾病(糖尿病、高血压、其他心血管疾病、慢性阻塞性肺疾病)的比较差异均无统计学意义(P>0.05)。研究组的手术时间(238.0 vs 314.1 min,P<0.001)、术后住院时间(11 vs 12 d,P=0.040)、总体并发症(18.9%vs 51.4%,P=0.004)及住院费用(48327 vs 53092元,P=0.012)显著低于观察组。研究组吻合口漏率略低于观察组,但差异无统计学意义(2.7%vs 8.6%,P=0.350)。结论可崩解支架联合薄膜套粪便隔绝术缩短手术时间和住院时间,降低住院费用和减少总体并发症,且吻合口漏的风险不高于传统手术,可作为预防性造口的替代手术方式。

工程化高掺量橡胶沥青性能试验研究

为推动高掺量橡胶沥青在道路工程中的应用,基于雄安新区实体工程,从宏观-微观角度评价探讨了高掺量橡胶沥青用于道面的可行性及性能表现。采用全高掺量橡胶沥青路面结构设计理念,设计了用于不同结构层的3种密级配高掺量橡胶沥青混合料ARHM-13,ARHM-20,ARHM-25。利用动稳定度、低温弯曲破坏应变、冻融劈裂强度、残留稳定度、四点弯曲疲劳试验及约束试件温度应力试验分析并评价了高掺量橡胶沥青混合料在高,低温环境下的路用表现;通过溶-凝胶含量及光学显微镜观测并探讨了胶粉在高掺量橡胶沥青及其混合料体系中的分散性;结合差示量热扫描仪和低温冲击韧性试验进一步表征并研究了高掺量橡胶沥青的低温性能。结果表明:30%胶粉掺量的高掺量橡胶沥青混合料具有良好的高温、疲劳性能及优异的低温表现;降解胶粉可以在沥青及混合料体系中实现良好的分散,高达40.8%的降解胶粉通过溶解进入沥青,分散性试验表明多数胶粒尺寸小于50μm;橡胶含量持续增加导致沥青发生的脆-韧转变对于沥青混合料体系在温度下降过程中所表现出的低温柔性、韧性及抗裂性能具有很大改善作用。

稀土顺丁橡胶在电动汽车轮胎中的应用

电动汽车的快速发展对汽车轮胎提出更高的技术要求,轮胎中橡胶原料的选择对提升轮胎性能具有至关重要的作用。研究了稀土顺丁橡胶在电动汽车轮胎中的应用。实验结果表明,中国石化燕山石化公司生产的稀土顺丁橡胶Nd40制备的胎面胶的基本物理机械性能优异,滚动阻力低于国外稀土顺丁橡胶A1和国产镍系顺丁橡胶BR9000。使用Nd40制备的胎侧胶强度高、生热低、屈挠龟裂性能优异,有利于延长轮胎寿命。使用Nd40制备的205/55R1691V型电动汽车轮胎滚阻性能达到A级,制备的235/45ZR1898W型电动汽车轮胎湿路面抓着性能达到B级、滚阻性能为C级,满足国内电动车厂商的要求。

CO_(2)-EOR井中低温对封隔器及密封圈性能影响

“双碳”背景下,碳捕集、利用与封存(carbon capture, utilization and storage, CCUS)技术将发挥关键作用,其中针对CO_(2)-EOR井中低温对封隔器及密封圈老化问题,首先建立CO_(2)在注入井中温度分布理论模型;然后通过有限元方法建立密封圈数值模拟模型,开展不同温度下橡胶密封圈的等效应力、接触压力和真实应变的研究,并分析低温对密封圈力学性能影响和低温老化的原因。结果表明:CO_(2)注入井中封隔器密封工作温度在其玻璃化转变温度T_g以上,正常工作不会产生低温老化;低温对注入管阀门密封圈的力学性能影响显著,较常温环境下的Mises应力和接触压力上升3~4倍。当环境温度低于T_(g)后,密封圈将会从高弹态转变为玻璃态,其硬度增加、弹性降低,老化程度逐渐加深,导致密封圈接触压力小于介质压力而失效。

煤矿无轨胶轮车用防爆换热装置设计

以防爆柴油机作为动力源的无轨胶轮车经常遇到低温或者高温的现象,造成设备启动困难、磨损加大、功耗增加等问题。通过对无轨胶轮车动力传动系统热源的分析研究,分析计算不同子系统工作状态对温度的要求,设计出一种基于传动油、冷却液、防爆柴油机尾气三者之间热能切换的换热装置。在换热装置内,3种介质由温度差形成热对流、热传导,调节3种介质参与度,实现不同系统对热能的需求,解决无轨胶轮车因低温或高温引发的多种问题。该换热装置可以提高装备的功能性、经济性、可靠性,具有现实的工程应用价值。

轻度解交联橡胶粉干法改性SMA13性能研究

通过沥青混合料车辙试验、小梁弯曲试验、冻融劈裂及浸水马歇尔试验,研究了不同掺量轻度解交联橡胶粉(LDCR)对干法改性SMA13高温性能、低温性能与水稳定性的影响。结果表明,掺入LDCR提高了SMA13的高温性能,尤其当掺量≥2%时,混合料的动稳定度超过4.5%SBS改性SMA13(对照组);2%掺量的LDCR干法改性SMA13低温抗裂性最优;总体上LDCR干法改性SMA13的水稳定性低于对照组。综合考虑,LDCR的最佳掺量为2%,与对照组相比,可降低材料成本约5%。

共混比对乙丁橡胶/丁腈橡胶共混胶性能的影响

采用共混法制备了乙丁橡胶(EBT)/丁腈橡胶(NBR)共混胶,研究了不同共混比对其硫化特性、物理机械性能、压缩永久变形、耐老化性能、耐低温性能、玻璃化转变温度及耐油性能的影响。结果表明,随着EBT用量的增加,共混胶的拉伸强度、撕裂强度和扯断伸长率均逐渐降低,而硬度和定伸应力则逐渐升高,压缩永久变形逐渐变大;随着EBT用量的增加,共混胶的耐热空气老化性能呈现先降低后升高的趋势,耐臭氧老化性能得到改善,耐低温性能提升,但耐油性能下降;当m(EBT)/m(NBR)为30/70时,共混胶综合力学性能和耐油性能稍有下降,但耐低温性能和耐臭氧老化性能明显提升。

高速铁路高低塔斜拉桥减隔震装置研究

通过分析各类减隔震装置对高速铁路高低塔混合梁斜拉桥的减隔震作用,从而选取合理减隔震装置。以阜淮(阜阳—淮北)新建高速铁路跨颍河主跨230 m的高低塔混合梁斜拉桥为研究对象,建立铅芯橡胶支座、摩擦摆式减隔震支座、黏滞阻尼器有限元模型,采用非线性时程分析法对塔底弯矩、梁端水平位移等目标函数进行地震响应分析。结果表明:采用铅芯橡胶支座,塔底弯矩降幅达到49.9%;采用摩擦摆减隔震支座,塔底弯矩降幅达到54.3%;采用黏滞阻尼器,塔底弯矩降幅达到62.0%。对于高速铁路高低塔混合梁斜拉桥而言,黏滞阻尼器减隔震装置更合理,并给出合适设计参数。

废胶粉/废塑料复合改性沥青路用性能研究

为研究废胶粉(WRP)与废塑料(低密度PE)复合改性沥青性能和最佳掺量,分别采用WRP掺量为5%、10%、15%与低密度PE掺量为2%、4%、6%复配,制备5种复合改性沥青进行常规性能测试、135℃布氏黏度测试以及离析试验,研究复合改性沥青的高低温性能及其储存稳定性。研究表明:复合改性沥青的针入度减小,软化点和黏度增大,WRP和低密度PE能有效改善基质沥青的储存稳定性和高温性能,其中WRP与低密度PE用量分别为15%和2%时,对复合改性沥青的改善效果最为可靠、配比最佳。

制动装置耐低温橡胶密封材料的研制及其与润滑脂适配性的研究

分析轨道车辆制动装置橡胶密封件在低温下的失效形式及原理,通过优化配方研制耐低温橡胶密封材料,研究耐低温橡胶密封材料与润滑脂的适配性,通过橡胶密封件的低温密封试验以及疲劳试验对耐低温橡胶密封材料进行验证。结果表明:Molykote 55润滑脂对耐低温橡胶密封材料的体积变化率、物理性能及耐低温性能影响较小,适合作为制动装置的润滑脂;所制橡胶密封件可满足-55℃低温气密性以及疲劳寿命要求。