為了增強工程機械翻新輪胎胎面的耐切割、抗崩花掉塊及耐磨等性能,根據(jù)復(fù)合強化理論,將短切碳纖維材料和工程機械翻新輪胎胎面橡膠材料的應(yīng)用相關(guān)聯(lián),設(shè)計了適合短切碳纖維增強體和胎面橡膠基體的粘合體系,及合適的短切碳纖維增強胎面橡膠的配方和共混工藝,并在翻新輪胎胎面膠中添加不同長度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的短切碳纖維,對增強后的胎面橡膠進行了拉伸強度、撕裂強度、彈性模量、斷裂伸長率、硬度、阿克隆磨耗等性能測試,并與未添加短切碳纖維的普通胎面橡膠進行了性能對比。研究結(jié)果表明:當(dāng)短切碳纖維長度在6mm、質(zhì)量分?jǐn)?shù)在7%左右時,對胎面橡膠的增強效果最為明顯。通過實際應(yīng)用驗證,設(shè)計的短切碳纖維增強工程機械翻新輪胎胎面的耐切割、抗崩花掉塊及耐磨等性能較普通翻新輪胎有了較大的提高,工程機械翻新輪胎的使用壽命得到進一步提升。 

【文章來源】：中國公路學(xué)報. 2014,27(12)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖１短切碳纖維增強效率Ｆｉｇ．１ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＳｈｏｒｔＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒ

甲苯溶液浸漬短切碳纖維，在２００℃條件下干燥２ｍｉｎ，用１０％的橡膠糊進行涂層，并在１６０℃條件下干燥３ｍｉｎ，再與胎面橡膠復(fù)合；④采用５％聚二苯基甲烷二異氰酸酯的甲苯溶液預(yù)浸短切碳纖維，脫除溶劑后使短切碳纖維表面粘附２％的前處理劑，然后將經(jīng)過預(yù)混的增粘劑Ｃ５０１直接加入胎面配方中，并在一定溫度下與短切碳纖維混煉。采用上述４種粘合體系分別制得短切碳纖維－硫化橡膠試樣ａ，ｂ，ｃ，ｄ，圖２為４種試樣的應(yīng)力－應(yīng)變曲線。圖２４種試樣的應(yīng)力－應(yīng)變曲線Ｆｉｇ．２Ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎＣｕｒｖｅｓｏｆＳａｍｐｌｅｓＵｎｄｅｒＦｏｕｒＡｄｈｅｓｉｖｅＳｙｓｔｅｍｓ由圖２可以看出：試樣ａ，ｂ，ｃ出現(xiàn)了明顯的屈服點，粘合效果較差，試樣ｄ沒有明顯的屈服點，粘合效果最好。這是因為當(dāng)應(yīng)力達到屈服點時，短切碳纖維會從橡膠基體中抽出，雖然初始彈性模量仍有明顯提高，但拉伸強度會下降。橡膠基體與增粘劑Ｃ５０１的溶解度接近，短切碳纖維經(jīng)過５％聚二苯基甲烷二異氰酸酯的甲苯溶液預(yù)浸后，其活性官能團會增多，在高分子力化學(xué)反應(yīng)作用下，短切碳纖維的內(nèi)部空隙會被增粘劑Ｃ５０１充滿，在短切碳纖維與橡膠基體間起到了“橋梁”作用。同時，由于應(yīng)力的作用，橡膠和增粘劑大分子產(chǎn)生形變而引發(fā)裂解，在生成大分子自由基的同時，產(chǎn)生自身力活化效應(yīng)，此效應(yīng)會加速橡膠、增粘劑和短切碳纖維三者之間的交聯(lián)反應(yīng)，提高復(fù)合材料的粘合強度。因此本研究中采用粘合體系④，并利用掃描電鏡（ＳＥＭ）將短切碳纖維與胎面橡膠混合體分別放大２００，１０００，１５００，５００

其活性官能團會增多，在高分子力化學(xué)反應(yīng)作用下，短切碳纖維的內(nèi)部空隙會被增粘劑Ｃ５０１充滿，在短切碳纖維與橡膠基體間起到了“橋梁”作用。同時，由于應(yīng)力的作用，橡膠和增粘劑大分子產(chǎn)生形變而引發(fā)裂解，在生成大分子自由基的同時，產(chǎn)生自身力活化效應(yīng)，此效應(yīng)會加速橡膠、增粘劑和短切碳纖維三者之間的交聯(lián)反應(yīng)，提高復(fù)合材料的粘合強度。因此本研究中采用粘合體系④，并利用掃描電鏡（ＳＥＭ）將短切碳纖維與胎面橡膠混合體分別放大２００，１０００，１５００，５０００倍進行分析，圖３為顯微鏡下短切碳纖維與胎面橡膠粘合狀態(tài)，通過觀測后發(fā)現(xiàn)短切碳纖維增強體在橡膠基體中分散均勻，二者粘結(jié)狀態(tài)較好。圖３顯微鏡下短切碳纖維與胎面橡膠粘合狀態(tài)Ｆｉｇ．３ＢｏｎｄｉｎｇＳｔａｔｅｏｆＳｈｏｒｔＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒｗｉｔｈＴｒｅａｄＲｕｂｂｅｒＵｎｄｅｒＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ２短切碳纖維與胎面橡膠復(fù)合配方設(shè)計及共混工藝２．１胎面橡膠基體主要配方設(shè)計橡膠的選擇：工程機械車輛翻新輪胎胎面膠以天然橡膠（ＮＲ）為主，以丁苯橡膠（ＳＢＲ１５００）為輔，其配方組成為６５∶３５。補強填充劑：在使用炭黑Ｎ２３１的基礎(chǔ)上，加入一定質(zhì)量的高分散性白炭黑。促進劑：選用武漢遠城科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的促進劑ＮＳ。硫化劑：選用武漢徑河化工有限公司生產(chǎn)的抗硫化返原劑ＷＫ－９０１。防老劑：選用長春通達化學(xué)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的ＷＨ－０２防老劑。助劑：選用助劑ＨＮＺ可提高膠料的定伸、硬度、耐撕裂和耐磨性。１２２中國公路學(xué)報２０１４年

【參考文獻】：
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