周亚军[1]2017年在《次微米芳纶浆粕短纤维的表面改性及其填充橡胶基复合材料结构与性能的研究》文中认为对位芳纶浆粕(PAP)近年来在橡胶增强领域应用广泛。因为PAP与芳纶纤维的化学结构几乎一致,所以PAP很好地保持了芳纶纤维原有的优异性能,例如:高模量、高强度、耐高温、耐磨、耐化学腐蚀、尺寸稳定等。同时芳纶浆粕还具有非常独特的微观结构:经原纤化作用而产生的大量微纳米级超细纤维,会附着在主干纤维表面。在PAP的使用过程中,这些超细纤维会相互缠结,形成团聚,同时又因为PAP化学性质稳定,表面反应活性低,这些由超细纤维组成团聚点在基质中无法分散均匀,最终导致制品性能缺陷。这些问题无疑极大地限制了芳纶浆粕的应用与推广。本文通过对AP的界面改性及预处理,比较好地解决了上述问题,使AP加入到橡胶基质中能够分散均匀,减少微纳米级超细纤维之间团聚缠结,并使超细纤维在基质中充分伸展,从而使AP与基质之间拥有更强的界面结合作用,进而提高芳纶浆粕整体补强效果。具体实验研究总结如下:1、通过FTIR、EDS、SEM、TGA等测试手段对芳纶纤维和芳纶浆粕等进行了全面而系统的表征研究,分析其微观结构与宏观性能的关系,总结规律。明晰芳纶浆粕应用中的优缺点,针对芳纶浆粕微原纤维之间易缠结团聚,难以分散的特点,积极寻求解决方法-对芳纶浆粕进行改性预处理。2、针对传统芳纶浆粕母胶在实际应用中分散性能不佳,储存过程中小分子助剂易迁移到母胶表面,影响产品性能的问题。作者对传统芳纶浆粕母胶进行了配方及工艺优化。对传统的小分子隔离体系进行改良,提出使用分子量在1000左右的高活性聚异丁烯(PIB)作为新型隔离剂。利用PIB在高温下流动性较强、常温粘度较高的特点,通过预分散高速搅拌过程,使PIB在高温条件下迅速渗透到芳纶浆粕微原纤维之间,起到隔离分散的作用。同时使用其他助剂如偶联剂等进行界面强化,进一步增强PIB的隔离效果,制得了分散效果出众、隔离效果持久的芳纶浆粕预处理物。随后又通过开炼机高剪切分散、双螺杆二次精细分散、单螺杆挤出造粒等工艺,最终制得外观良好、分散均匀的高活性、易分散、高粘合的芳纶浆粕预分散母胶粒产品。3、对制得的高活性芳纶浆粕母胶产品进行结构和性能分析,验证了其性能的优异性,随后确定了高活性芳纶浆粕母胶在应用过程用量、辊距、纤维取向等最佳使用条件。将芳纶浆粕母胶分别应用在EPDM和NBR中,进行了对比应用实验,观察经预处理后的芳纶浆粕在两种橡胶基质中的分散状态,系统而全面地研究了其复合材料的结构与性能,并对其进行深入的分析,包括其对应复合材料混炼胶的加工流变性能、硫化胶机械力学性能、动态力学性能等。
张立群[2]1995年在《短纤维橡胶基复合材料结构—性能—应用技术研究》文中研究说明本文从结构—性能研究以及应用技术开发两个方面对短纤维／橡胶复合材料(SFRC)进行了全面的深入探讨。 在结构—性能研究部分，本文首次采用有限元计算对SFRC内应力传递和分配规律进行了分析，同时把Cox剪滞法理论引入到SFRC研究中作为其应力传递模型。二者的计算结果表明：Cox剪滞法理论和有限元计算对SFRC内应力传递和分配规律的体现基本上是相同的。并且纤维长径比越大，纤维体积分数越大，纤维模量／基质模量越小，二者的计算结果就越接近。本文认为，用Cox剪滞法来主要反映纤维拉伸应力和界面剪切应力的分布规律是可行的。基于此，本文建立了SFRC中短纤维临界长径比的数学模型，它能够全面反映SFRC结构因素的影响，比其它模型更适合于SFRC。 本文对SFRC的结构参数作了全面的测试和表征。本文提出了一种新的测试SFRC中短纤维取向分布的新方法：首先对SFRC取向胶片进行表面处理，然后用扫描电子显微镜或光学显微镜进行照摄，最后用图像分析仪进行结果处理，结果表明，这一方法是较为成功的。本文提出用粗单丝纤维代替帘线，用SFRC胶料代替纯胶，然后用H抽出试验测定SFRC界面粘合强度。结果表明，在条件选择恰当时，所测值更接近于实际情况。本文的实验观察还表明：SFRC中短纤维排布很复杂，存在着纤维的弯曲、缠绕、挤压等非理想排布情况。对结构参数的数据处理结果表明：用短纤维长度分布指数来评价短纤维长度分布状况是可行的，而用log—normal函数来模拟长度分布曲线的趋势是可以的，但数值精确性不能令人满意；用单因子指数函数来模拟短纤维的取向分布时，其对分布趋势的拟合规律尚可，但仍然存在着数值精确性欠佳的弊病。 基于所建立的应力传递模型，本文提出了SFRC的纵向模量预测方程和纵向强度预测方程，并对SFRC的拉伸过程进行了计算机模拟计算。本文首次在较大纤维用量和较宽的长度范围内考察了SFRC力学性能与结构参数间的关系，同时考察了理论预测值与实验结果的吻合性。结果表明：对Darlington方程用平均长度考虑长度分布，再结合偏轴拉伸方程考虑取向分布，最终的预测结果与SFRC纵向杨氏模量有较好的拟合性。对Halpin—Tsai方程用平均长度考虑长度分布，用取向因子进行失取向的校正，最终的预测结果也与SFRC纵向杨氏模量有较好的拟合性。基于所建立的SFRC纵向强度预测模型和相应的计算机模拟拉伸过程，本文对SFRC的应力应
张冀岩[3]2007年在《芳纶短纤维/浆粕增强轮胎用天然橡胶复合材料的研究》文中进行了进一步梳理短纤维在轮胎中的应用颇具潜力,是轮胎高性能化发展的重要技术路线之一。而芳纶短纤维以其高模量、高强度、低密度的特点,引起国内外的广泛关注。开展芳纶短纤维、浆粕增强轮胎用天然橡胶复合材料的研究工作,对于提高我国轮胎工业的整体水平具有重要意义。本文以芳纶短纤维、浆粕增强轮胎用天然橡胶复合材料为研究对象,选用两种预分散芳纶短纤维的成熟产品(Sulfron3000 & EE)。在重点考察两者增强作用的同时,针对短纤维增强橡胶应用中需要十分注意的分散、粘合等几个问题进行了研究。结果表明:(1)两种短纤维在橡胶基体中都得到了很好地分散,也都对复合材料有着明显的增强作用。(2)两种短纤维添加份数对复合材料的拉伸强度、撕裂强度等基本力学性能的影响存在差异。(3)芳纶浆粕表面的超细纤维能够与橡胶基体之间形成较强的界面作用,但也妨碍了浆粕的分散,这是造成两种短纤维增强复合材料基本力学性能差异的主要原因。(4)从基本力学性能及动态热机械分析(DMA)分析来看,两种短纤维由于界面粘合或分散性上的不足,未能充分发挥其增强作用,应用中如能采用合适的预处理方法,有望进一步提高性能。(5)以DMA分析得出的参数预测轮胎的使用性能,预测结果两种芳纶短纤维在轮胎使用性能上各有各的优势。总的说来,对两种芳纶短纤维产品的预分散处理大大提高了其在橡胶中的分散性,而基于芳纶纤维高强度、高模量的特点,两者对天然橡胶复合材料都有着明显的增强作用。在拉伸强度、撕裂强度等基本力学性能方面,两者各有各的优势,对轮胎使用性能的影响也是提高了部分性能的同时降低了其它部分性能。因此,在轮胎用天然橡胶复合材料配方设计中,应根据轮胎的实际需要选用合适的短纤维产品。
蔡维婷[4]2008年在《氢化丁腈橡胶/微—纳米短纤维复合材料的结构—性能》文中提出本论文针对汽车传动带高性能、长寿命的发展趋势,以低成本天然硅酸盐纳米纤维替代传统的炭黑及有机短纤维增强橡胶,应用于汽车传动带底胶的技术思路,研究了氢化丁腈(HNBR)/针状硅酸盐(FS)中的纳米纤维一橡胶界面设计,填料用量对复合材料微观结构和性能的影响,以及氢化丁腈HNBR/芳纶短纤维DCAF/针状硅酸盐FS中纳米纤维和微米纤维的用量、微米纤维的尺寸对复合材料微观结构和性能的影响。在强极性HNBR中,大部分FS微米颗粒能够被解离为纳米纤维分散在基体橡胶中,与橡胶基体结合良好。硅烷偶联剂KH-570改性的FS对酚醛树脂硫化的HNBR体系增强效果最好,KH-570的最佳用量为4-6phr/40phrFS。HNBR/FS以及HNBR/DCAF/FS复合材料均表现出短纤维增强橡胶的应力-应变行为:高定伸应力,高强度,低伸长率,HNBR/DCAF/FS体系中DCAF用量较高时,复合材料的应力.应变特性出现屈服现象,拉伸强度降低。通过开炼机小辊距剪切取向,可以制备出具有明显各向异性的复合材料。FS用量增加,复合材料的各向异性趋于明显,但FS用量太大时,表征复合材料各向异性的物性值反而下降。FS与DCAF对各向异性的协同效应不理想。FS在氢化丁腈橡胶中分散构成了明显的填料网络,引起混炼胶动态储能模量(G')的增加,表现出强的填料网络效应,填料用量增加,构建填料网络的单晶或晶束绝对数量增加,形成的填料网络越强。DCAF短纤维与FS并用对氢化丁腈复合材料的Payne效应有协同作用,不同用量DCAF短纤维与FS并用均能引起体系G'增加。填料体积份数相同时,HNBR~S体系的储能模量G'低于HNBR/DCAF/FS体系。与HNBR/FS复合材料相比,HNBR/DCAF/FS复合材料具有相对较优良的力学性能、更加明显的各向异性特性,但HNBR/DCA/FS复合材料的耐曲挠性能和耐磨性能相对较差。高温下,复合材料体系中DCAF和FS用量的增加、DCAF长径比的增大,都会引起25%出定伸应力的保持率下降,高温下HNBR/FS体系的力学性能保持率优于HNBR/DCAF/FS体系。HNBR/FS体系和HNBR/DCAF/FS体系的高温撕裂强度比较接近。DCAF短纤维的加入有利于降低体系损耗因子tanδ,DCAF纤维的用量越多或长径比增加,都能促进体系的tanδ降低。
吴卫东[5]2006年在《芳纶浆粕预处理技术及其增强橡胶复合材料结构性能应用的研究》文中提出由刚性分子链形成的高结晶度、高取向度的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(对位芳纶纤维)具有高模量、高强度、耐高温、耐磨、耐化学腐蚀、尺寸稳定等优异性能,芳纶浆粕是近年来发展起来的对位芳纶纤维表面原纤化的一种短纤维产品。通过对芳纶浆粕纤维及其增强橡胶复合材料微观结构形态的系统研究,发现芳纶浆粕具有非常独特的微／纳米短纤维微观结构：芳纶浆粕主干纤维表面松散附着大量超细纤维,这些超细纤维是由主干纤维表面劈裂原纤化制得的,呈扁平带状,纤维轴向尾端成针尖状,其直径大多在0.1～1微米之间,长度大多在200微米以下,形状系数大多在50-500之间：主干纤维直径在10微米左右,长度在1～3mm之间,主干纤维本身粗细很不均匀,表面较粗糙,端面呈树权结构,容易劈裂而进一步原纤化。芳纶浆粕纤维具有表面粗糙、纤维轴向尾端呈针尖或树杈状、纤维表面含有极性基团、形状系数高、纤维拉伸模量高且韧性好、耐高温等结构特点,决定了芳纶浆粕纤维与橡胶基质之间可能会形成良好的界面结合作用,芳纶浆粕纤维增强橡胶复合材料微观结构与宏观性能的关系也将呈现独特之处。针对芳纶浆粕独特的超细短纤维微观结构和纤维比表面积巨大、表面极性基团多、静电倾向大的特征,对芳纶浆粕纤维表面预分散处理技术进行了系统的研究,发明了基于润滑渗透隔离原理的“芳纶浆粕预处理方法”并申请了中国发明专利(中国专利申请号：ZL200510083844.8)；利用该专利申请方法对芳纶浆粕纤维表面进行改性预分散处理,能可控得到在橡胶基质中纤维分散程度不同的芳纶浆粕预分散体,这些芳纶浆粕预分散体是一种性能优异的橡胶模量增强改性材料,芳纶浆粕预分散体在橡胶工业中的应用,必将促进短纤维增强橡胶新技术的发展。借助于高分辨率的环境扫描电镜考察了芳纶浆粕纤维预分散改性前后表面微观结构形貌特征,以及芳纶浆粕纤维增强的橡胶复合材料中芳纶浆粕纤维的微观分步状况,同时通过复合材料拉伸应力应变特性的宏观力学性能测试,验证了基于“润滑渗透隔离”原理的“芳纶浆粕预处理方法”专利技术的有效性。研究结果表明,与未处理的芳纶浆粕相比,芳纶浆粕预分散体对氯丁橡胶基质的增强效率提高近100%,对三元乙丙基质的增强效率提高近60%。详尽研究了芳纶浆粕纤维增强氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、天然橡胶/顺丁橡胶等基质橡胶复合材料微观结构和宏观性能的关系,首次提出了芳纶浆粕超细纤维在基质橡胶中良好的分散性、伸展性、取向性是芳纶浆粕增强橡胶的决定性因素的增强机理。通过复合材料混炼工艺性能和加工性能的研究,证明了芳纶浆粕纤维增强橡胶复合材料具有良好的加工性能,尤其好于传统的有机短切纤维(尼龙、聚酯、芳纶等),芳纶浆粕纤维增强的橡胶复合材料具有良好的模量—加工粘度平衡效应,也即随着芳纶浆粕纤维用量增加,复合材料的模量增加明显,但其加工粘度变化不大。全面系统研究了DuPont和Teijing Twaron二大国外生产商和上海东华大学依极科技公司生产的七种不同规格型号的芳纶浆粕产品的微观结构及其增强性能,研究结果表明,芳纶浆粕的比表面积越大,其增强性能越好；不同品种芳纶浆粕超细纤维的伸展性和取向性不尽相同,因而对橡胶的增强作用不尽相同,其增强的橡胶复合材料的各向异性差别明显,从而可以针对不同的性能要求,来选择相应品种的芳纶浆粕产品。对比研究了芳纶浆粕超细纤维与传统的表面光滑、直径在微米级的有机短切纤维(尼龙、聚酯、芳纶等)对橡胶基质的增强特性,借助于微观结构形态考察和分析,发现芳纶浆粕超细纤维相比于有机短切纤维,与橡胶基质之间具有更好的界面结合。通过低纤维用量下芳纶浆粕预分散体增强橡胶复合材料拉伸应力—应变行为的研究,发现分散良好的芳纶浆粕纤维具有高效率的模量增强特性,仅仅加入3份芳纶浆粕纤维,就能将氯丁橡胶复合材料25%小形变的拉伸应力提高近600%,同时还降低了复合材料的动态滞后生热,芳纶浆粕预分散体增强橡胶具有非常有利的“模量—滞后平衡效应”；芳纶浆粕预分散体是一种性能优异的橡胶模量增强材料,这使得芳纶浆粕纤维可以广泛应用于各种橡胶制品的模量改性。通过对芳纶浆粕预分散体增强橡胶复合材料高温力学性能的研究,发现相比于传统的尼龙短纤维,芳纶浆粕纤维增强的橡胶复合材料具有更好的高温力学性能,芳纶浆粕超细纤维在高温下不仅仍然具有很高的模量建立效率,而且还能改善复合材料的高温强度,仅仅加入3份芳纶浆粕纤维,就能将氯丁橡胶复合材料110℃高温下的25%定伸应力提高近400%,高温拉伸强度也提高近50%。芳纶浆粕纤维的这种高温增强特性,使得芳纶浆粕纤维特别适合于耐热三元乙丙橡胶多楔带、耐高温耐油氢化丁腈橡胶封隔器胶筒、坦克履带着地胶等特种耐热橡胶制品的增强改性。与无锡贝尔特胶带有限责任公司合作研究了芳纶浆粕预分散体在氯丁橡胶基摩托车变速V带底胶和粘合胶中的应用,芳纶浆粕超细纤维的加入改善了粘合胶与底胶的模量匹配性,同时对其粘合性能无不利影响；相比于原V带底胶采用的尼龙短纤维,芳纶浆粕纤维增强的胶料具有更好的机械力学性能、高温工作性能和动态力学性能,研究结果表明,采用含5份芳纶浆粕纤维的芳纶浆粕预分散体代替20份尼龙66短纤维用于V带底胶的增强改性,可以将V带疲劳寿命由105小时提高到196小时；采用含1.7份芳纶浆粕纤维的芳纶浆粕预分散体增强改性V带粘合胶,可以将V带疲劳寿命由158小时提高到185小时。最终产品V带的台架疲劳寿命证明了芳纶浆粕超细纤维对传动带粘合胶和底胶改性的优势。与北京首创轮胎公司合作进行了芳纶浆粕预分散体在天然橡胶/顺丁橡胶基轮胎胎面胶中的应用研究,试图改善胎面的耐磨性和动态生热性,降低滚动阻力,为将来芳纶浆粕纤维应用于高性能轮胎和旧轮胎翻新领域进行一些基础技术研究。研究结果表明,芳纶浆粕纤维对该胎面胶胶料具有很高的增强效率,加入3份芳纶浆粕纤维,就能将该胎面胶纤维取向方向20%形变的拉伸模量提高近200%,同时复合材料60℃的动态滞后生热有所降低,0℃的动态滞后因子有所提高；低纤维用量的芳纶浆粕预分散体增强的天然橡胶/顺丁橡胶复合材料比较适合于轮胎胎面胶的应用。
赵付彬[6]2012年在《短纤维增强氯丁橡胶基复合材料结构与力学性能研究》文中进行了进一步梳理填料是橡胶工业中的重要组成部分之一。填料可以提高非自补强性橡胶的力学性能使其具有优异的使用价值。填料的性质对聚合物体系的加工性能和成品性能具有决定性的影响，同时填料的品种繁多，所以对各种填料的研究就成了当今拓展橡胶应用的主要方向之一。填料按形状可分粒状、纤维状和片状等，纤维状填料长度通常为3～5mm，长径比在100～200之间。短纤维-橡胶复合材料（SFRC）因橡胶的柔性和短纤维的刚性很好的结合而得到高模量、抗刺扎、高撕裂强度和各向异性等性能。本文研究了短纤维种类、用量，配方设计，相容剂及间甲白体系等因素对短纤维-氯丁橡胶性能的影响。第一，以国产尼龙、锦纶66短纤维，芳纶短纤维，蓝棉短纤维，聚酯短纤维为例，研究了不同短纤维对氯丁橡胶基复合材料力学性能、耐热氧老化和耐磨耗性能。结果表明，添加相同份数、不同种类短纤维复合材料拉伸强度均低于未加短纤维的胶料；撕裂强度比较中，国产尼龙纤维增强复合材料最大，蓝棉短纤维则小于未含纤维胶料为最弱；耐老化性能比较中芳纶纤维>国产尼龙，锦纶66短纤维>聚酯短纤维>蓝棉短纤维；DIN磨耗测试中显示锦纶66短纤维好于芳纶短纤维，蓝棉短纤维最差。第二，针对短纤维在橡胶中难分散的问题，在胶体中添加相容剂KDP-100对各种短纤维增强材料进行改性，测试材料的物理机械性、动态力学和耐磨耗等性能并利用SEM观察不同材料断面结构。结果表明，KDP-100既能改善短纤维分散性又提高橡胶可塑性。添加2份KDP-100的情况下，可以提高少量份数国产尼龙和锦纶66短纤维在胶料中的分散性；当纤维增加份数后KDP-100对胶料起到增塑软化的效果。添加短纤维后复合材料的损耗因子峰值有所下降，其中降低最大的是锦纶66短纤维复合材料，其次为芳纶纤维增强材料，蓝棉短纤维对胶料峰值影响最小；同样在添加纤维后的材料损耗因子玻璃化转变温度也稍微向低温移动。第三，一般短纤维的表面呈惰性，与橡胶黏合性差。本实验利用添加黏合剂的形式对复合材料进行改性。结果表明，添加HRH体系后材料的拉伸强度增加，拉断伸长率则减小；因白炭黑易使胶料胶料硬化，该材料试样硬度高于未含HRH体系的复合材料。芳纶和锦纶66短纤维增强材料在添加HRH体系后DIN磨耗值下降；蓝棉和聚酯短纤维复合材料的DIN磨耗值上升。动态粘弹性测试发现，所有纤维种类材料在添加HRH黏合体系后损耗因子峰值进一步降低。
张鹏飞[7]2011年在《静电纺丝制备二氧化硅纤维及其在聚合物中的应用》文中研究指明静电纺丝技术是一种制备超细纤维(几十到几百纳米)的简单、有效的方法。超细纤维具有较大的比表面积,较高的表面能和活性,易表面功能化且机械性能优良,在过滤、生物医药、纳米催化、纳米复合材料等领域存在巨大的潜在用途。然而有关静电纺丝在增强复合材料领域的报道尚不多见。本课题结合正硅酸乙酯(TEOS)的溶胶-凝胶反应,采用静电纺丝技术制备了平均直径500nm的SiO2超细纤维。系统研究了新型的无机增强填料SiO2纤维对氯丁橡胶CR、天然橡胶NR、树脂PP三种聚合物的增强作用。本论文的主要研究内容如下：(1)采用单轴静电纺丝法制备了表面光滑纳米SiO2纤维(n-SF),通过SEM系统研究了溶液浓度、驱动电压、推进速度、接收距离等因素对静电纺丝过程及纤维形貌的影响规律；采用同轴静电纺丝技术制备了表面附有SiO2粒子的粗糙SiO2纤维(n-HSF),研究了纺丝工艺对纤维形貌及结构的影响。(2)n-SF经硅烷偶联剂表面预处理后,采用熔融共混法分别与氯丁橡胶CR、天然橡胶NR制备了纤维增强橡胶复合材料(SFRC)。使用SEM、TEM对SFRC进行了表征,发现纤维的长径比大于10,表面处理后的纤维在基质橡胶中的分散均匀并与基质橡胶的界面结合良好；对SFRC进行力学性能测试,结果发现,10phr纤维的加入使SiO2fiber/NR的50%定伸较空白样提高150%,SiO2fiber/CR的撕裂强度较空白样提高53%。对SFRC的溶胀分析知SFRC的抗溶胀能力得到提高,DMTA测试结果知SFRC获得了较高的储能模量,并且热损耗不大。(3)n-HSF经硅烷偶联剂表面预处理后,通过双螺杆挤出机及注塑机与PP混合制备了复合材料fiber/PP。对fiber/PP采用多种手段进行表征,SEM表征结果显示,加工后的纤维长径比为12～36,改性后的纤维在PP基体中分散均匀,与基体相容性良好；偏光显微镜(PLM)分析可知,n-SF的加入使得iPP晶粒细化；XRD计算说明β晶型最高相对含量约为空白样的2倍；力学性能测试显示,在拉伸强没有较大损失情况下,复合材料的冲击性能提升幅度最高达41%。
曾晰[8]2013年在《软固结磨粒气压砂轮设计方法及材料去除特性研究》文中认为激光强化技术可大幅提高模具表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性,改善模具使用性能和提升使用寿命,但另一方面其高硬度自由曲面面形的复杂性、局域强化带来的硬度差异却制约了后续表面精密加工的开展。鉴于模具表面激光强化处理具有良好的应用前景,解决其光整加工的技术难题对于激光强化技术在模具领域的应用具有重要的现实意义。针对上述问题,本文提出了一种基于软固结磨粒气压砂轮的光整方法。为了提升高压环境下砂轮橡胶基体的抗撕裂特性,提出采用添加短纤维增强砂轮基体的方法,给出了复合材料模量与强度预测模型；对气压砂轮的力学特性进行了分析,并通过仿真进行了验证；采用离散元分析方法对软固结形态下的磨粒动态特性进行了研究；最后对软固结磨粒气压砂轮的材料去除特性进行了分析,并通过试验进行了验证。本文具体内容如下：(1)针对复合材料中纤维的无序分布特性,建立了多维网状分布模型,提出采用取向因子对其纤维分布特性进行整体归一化,对Halpin-Tsai方程进行了修正,并建立了复合材料的模量预测模型和强度预测模型,实现了芳纶浆粕纤维对丁苯橡胶的增强,制备了不同纤维体积分数和不同尺寸的气压砂轮半球形增强橡胶基体。通过拉伸试验对上述理论模型进行了验证,得出通过增加纤维所占体积分数或使用低模量的橡胶基质,纤维在橡胶基体中的性能越接近单一性,预测模型将更加准确。上述问题的讨论将为气压砂轮后续各项性能分析奠定基础。(2)建立了气压砂轮橡胶基体接触力学模型,对接触过程进行了数值模拟,得出结论：气压砂轮表面接触应力随着纤维体积分数的增加而增加,同样也随着原橡胶基体弹性模量的增加而增加,但砂轮接触应变却随之减少：结合层间弹性力学体系理论,分析了气压砂轮动态变化下的载荷作用规律,建立了气压砂轮双层弹性力学模型；分别以复合橡胶层厚度和磨粒粘结层厚度为研究对象进行了仿真,发现低橡胶层厚度有利于提升气压砂轮的自锐性,适合于大曲率表面加工；高橡胶层厚度则有利于提升砂轮接触应力,提高光整效率。以上论述分析了气压砂轮基体的力学特性,并为后续气压砂轮的制备工艺参数提供了依据。(3)采用离散元分析方法,建立了软固结磨粒颗粒间的法向与切向接触模型,分析了磨粒群的蠕变效应,给出了颗粒微观平动与转动位移公式：通过对密集颗粒系统的数值模拟,阐述了蠕变现象的发生过程,并分析了软固结磨粒群和游离磨粒群的接触力网,证实了前者产生的表面接触应力将显著大于后者的接触应力；阐述了软固结磨粒群气压砂轮的低压接触成型制作工艺流程和评价标准,给出了可用于不同加工环境下的磨粒与粘结剂具体配比方案。上述分析描述了软固结磨粒群的微观作用机理,为后续气压砂轮最终材料去除模型的建立提供了依据。(4)建立了气压砂轮表层单颗磨粒的力学模型,得出磨粒群微观作用机理与气压砂轮材料去除特性之间的联系。结合拉宾诺维奇磨损原理,对Preston方程系数进行修正,并对磨粒群在柔性支撑环境下的应力计算进行修正,给出了表层磨粒群在动态变化下的速度计算公式,最终建立了适用于软固结磨粒气压砂轮的材料去除预估模型,并通过试验进行了验证,得出软固结磨粒较游离磨粒有着更高的材料去除能力,而较固着磨粒群则可避免曲面加工时过深的划痕。
张兆庆[9]2007年在《氯化顺丁橡胶复合材料性能研究》文中认为氯化顺丁橡胶是顺丁橡胶大分子氯化制得的的改性橡胶材料，本文主要研究氯化顺丁橡胶复合材料的力学性能。以氯化顺丁橡胶为基体橡胶材料，与聚酯短纤维、尼龙短纤维、棉粉短纤维复合，研究了短纤维的用量和种类对短纤维-氯化顺丁橡胶复合材料力学性能影响。结果表明，短纤维氯化顺丁橡胶复合材料随纤维含量的增加，硬度不断增大，在L向拉伸时，撕裂强度、定伸应力提高，尼龙短纤维的补强效果最好，棉粉短纤维的最差；随纤维含量增加，短纤维氯化顺丁橡胶复合材料整体耐热老化性得到了极大改善，短纤维-氯化顺丁橡胶复合材料的性能呈现明显的各向异性。对尼龙短纤维预处理，短纤维与橡胶基质的粘合性能改善，与氯化顺丁橡胶形成的复合材料的力学性能、耐热性能提高，耐溶胀性能也明显提高。研究了预处理尼龙短纤维短纤维长度对短纤维氯化顺丁橡胶复合材料的力学性能、耐热性及其溶胀性能的影响。短纤维长度增加，对复合材料的补强效果提高，撕裂强度和20％定伸应力显著提高，复合材料的耐热性提高，耐溶胀性能变好。
赵春会[10]2014年在《锦纶经编增强橡胶复合材料的制备及力学性能研究》文中认为柔性复合材料在现代的材料科学领域中有着较快的发展速度及较广泛的应用领域。目前,主要是以机织物为主的对PVC和聚氨酯涂覆的涤纶和玻璃纤维织物的柔性复合材料的研究,其他材料的经编增强柔性复合材料的力学性能研究还不够广泛,缺乏一定的理论指导。由于经编织物以其优异的性能正在迅速发展,应加快其产品的规范化和系统化,本课题为从高铁车厢连接件材料衍生的子课题,以锦纶经编织物研究为主,并以锦纶机织织物和涤纶经编织物作为对比试验,从基布性能到工艺制作和材料力学性能的系列分析。论文选用锦纶经编织物,锦纶机织织物和涤纶经编织物进行试验,并以此作为增强橡胶复合材料的基布。分析三者的相对断裂强度和断裂伸长率,结合橡胶自身弹性大、弹性模量较低、在外力的作用下极易产生变形的特点综合考虑得出,除了对材料强度的要求外,锦纶经编织物由于较大的伸长和弹性更适于与橡胶胶体的复合。在选定基布的基础上,探讨锦纶经编基布的橡胶涂覆工艺。采用正交试验法,通过测定增强橡胶复合材料的拉伸、撕裂以及顶破强力优化工艺参数,并分析了热压工艺参数对材料力学性能的影响。试验表明,在橡胶涂层加工中,热压时间、热压温度和热压压力对涂层织物的力学性能都有一定程度的影响,综合材料拉伸、撕裂和顶破三个指标得出其影响程度为：热压压力>热压温度>热压时间。最佳热压工艺参数为：热压时间25min,热压温度160℃,热压压力9MPa。在最优工艺条件下的拉伸强力为经向：913.5N,纬向：103.05N；撕裂强力为经向：42.653N,纬向：50.076N；顶破强力为：1563.2N。最终在选定涂层工艺的基础上,论文对锦纶经编增强橡胶基、锦纶机织增强橡胶基和涤纶经编增强橡胶基柔性复合材料的拉伸性能、撕裂性能进行分析。主要从各组织材料涂覆橡胶前后拉伸和撕裂强力的变化、断裂伸长率的变化以及强度保持率进行分析,并借助扫描电镜观察基布与橡胶胶体的截面粘结情况。就拉伸性能而言,橡胶涂覆工艺的影响与基布的组织结构形式关系较大,其对机织基布的断裂强力并没有增强作用,增加了机织基布的伸长,降低了基布的弹性模量；而对于经编基布,橡胶涂覆工艺使材料的强力增加,断裂伸长率增加,弹性模量变大,呈现出大强力、小变形的特点。对于撕裂性能：橡胶涂覆工艺对经编组织基布撕裂性能有增强的作用；而锦纶机织基布,经橡胶涂覆后其撕裂强度降低,通过扫描电镜对材料截面的观察看出橡胶与基布的界面粘结性能较差,撕裂过程易产生胶体与基布分层的现象。对橡胶涂覆锦纶经编基布和涤纶经编基布结合其拉伸和撕裂性能分析：经编织物比机织物与橡胶复合性好且锦纶经编织物比涤纶经编织物与橡胶复合有更好的力学稳定性和强力。
参考文献：
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