石墨烯对车辆轮胎胎面的力学性能及抗滑性能影响研究

石墨烯与橡胶复合强化是近年来研究热点问题,为了进一步提高车辆轮胎的力学性能、耐磨性能及冰路面抗滑性能,将石墨烯作为车辆轮胎胎面增强体材料,进行了石墨烯增强车辆轮胎胎面配方及制备工艺设计,对石墨烯不同含量下的胎面拉伸强度、撕裂强度、100%定伸应力、300%定伸应力、耐磨指数等物理机械力学性能进行了测试,并对石墨烯强化后的车辆轮胎进行了冰路面抗滑性能实车试验,获得了不同质量分数下的石墨烯增强材料对车辆轮胎胎面的性能影响规律,并应用分子链滑动理论对石墨烯强化车辆轮胎胎面橡胶机理进行了分析。测试及分析结果表明:当石墨烯质量分数约为7%左右,对车辆轮胎胎面橡胶的性能强化效果较为理想,其主要物理机械力学性能指标良好,车辆轮胎的耐磨性能和抗滑性能得到了较大提高。     

基于ANSYS层单元的翻新轮胎有限元仿真分析

针对11R22.5载重车辆翻新轮胎在高速滚动过程中存在的磨损快、易脱层、撕裂等失效现象,基于ANSYS层单元结构对载重车辆翻新轮胎胎面层、缓冲层、胎体层复合材料变形特性进行了垂直载荷工况下的有限元分析,确定了翻新轮胎的材料参数,获得了翻新轮胎的变形特性规律,并进行了试验研究.仿真结果与试验结果吻合较好,修正了载重车辆翻新子午线轮胎的径向变形理论计算公式,为载重车辆翻新子午线轮胎的设计制造及性能研究提供了理论依据.     

高性能卡车轮胎胎面胶的配方及性能

卡车轮胎胎面胶常采用天然橡胶(NR)作为橡胶基体材料,为进一步降低卡车轮胎胎面胶的滚动阻力、提高耐磨耗性能和动态疲劳性能,研究了新一代反式橡胶—高反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR)在卡车轮胎胎面胶中的应用。研究表明,采用10~20份TBIR与NR并用,NR/TBIR混炼胶格林强度及100%定伸应力较NR混炼胶均显著提高。与NR硫化胶相比,NR/TBIR硫化胶拉伸性能和耐湿滑性能保持不变,撕裂强度和弹性略有提高,压缩生热降低,耐屈挠疲劳性能提高约1~2倍,滚动阻力降低10%,DIN耐磨耗性能提高18%~25%,阿克隆耐磨耗性能提高17%~25%。体视显微镜和扫描电镜(SEM)均表明,NR硫化胶磨耗表面粗糙、磨削尺寸较大;而NR/TBIR硫化胶表面比较光滑、磨削尺寸较小。因此,TBIR与NR并用可制备高性能(节油、安全、长服役时间)卡车轮胎胎面胶。     

工程翻新轮胎多元复合层型及力学模型的构建

为进一步提高工程翻新轮胎的使用性能和奠定理论基础,以26.5R25全钢工程子午线翻新轮胎为研究对象,分析并设计了翻新轮胎的基本结构及尺寸,依据复合层型理论,构建了由胎面层厚壁圆筒模型、中垫胶层薄壁圆筒模型、带束层薄壁圆筒模型、胎体层薄壁壳体模型及胎侧层旋转圆环模型为主要构成的工程翻新轮胎多元复合层型,依据地面力学理论,采用极坐标的方式,分析和探讨了多元复合层型力学模型和细观静力学平衡方程的构建,描述了工程翻新轮胎各组成层的应力-应变关系矩阵.     

预硫化高品质环形胎顶研发与应用

轮胎翻新既可解决橡胶资源短缺问题,又能消除黑色污染,是循环经济的重要一环,也是利国利民的好项目。然而,由于我国超载及路况原因,导致带束层损伤,符合冷翻标准的胎体占胎体总数不足10%,使高达轮胎造价65%的胎体变成工业垃圾。为使轮胎价值利用最大化,翻新轮胎工厂将不符合翻新标准的轮胎破损带束层与胎体分离,山东金宇轮胎有限公司研发了一种高品质环形胎顶,可以与这种胎体进行组合,生产的轮胎通过了实车装胎验证,在低速、短运距条件下,性能与新轮胎基本一致。     

全钢载重子午线轮胎胎面磨耗行为研究

以12R22.5全钢载重子午线轮胎为研究对象,建立含纵向花纹的轮胎有限元模型,采用磨耗后处理法模拟胎面磨耗行为. 将制动条件下计算得到的沟深磨耗量与道路实测结果进行对比,两者相对误差为10.2%,验证了该处理方法的可靠性. 对4种不同行驶工况的轮胎胎面进行磨耗仿真分析. 结果表明,自由滚动工况磨耗主要发生在花纹沟边,制动工况胎肩部花纹块磨耗深度较大,驱动工况磨耗主要发生在胎中部花纹块,侧偏工况胎面橡胶磨耗速率最快. 考察充气压力和载荷对胎面磨耗的影响. 结果表明,载荷增大、充气压力减小使胎面磨耗的不均匀性增加. 对于超压超载工况,仿真得出自由滚动5×10⁴ km后胎面橡胶磨耗质量是额定工况的1.56倍.     

防护蜡和微晶蜡对工程轮胎胎冠胶臭氧老化性能的影响

橡胶在大气中老化变质,臭氧的作用是一个很重要的原因.在研究防护蜡和微晶蜡对工程轮胎胎冠胶老化性能影响的基础上,对工程轮胎胎冠胶进行了基本性能、磨耗性能、力学性能和老化性能等试验.结果表明:不同的物理防护体系对胶料的硫化速度和物理机械性能影响差别不大;对胶料防臭氧老化性能影响差别较大.试验得出:防护蜡对防臭氧老化性能效果较差,而微晶蜡防臭氧老化性能效果较好.     

BaO-6Fe_2O_3磁粉含量对丁腈橡胶物理性能的影响

磁粉质量分数在20%以下的BaO-6Fe_2O_3磁性丁腈橡胶具有实际应用价值。以丁腈橡胶为基质,按照1%的BaO-6Fe_2O_3磁粉质量分数添加组分,从10%的BaO-6Fe_2O_3初始磁粉质量分数制备出8种不同的BaO-6Fe_2O_3磁性丁腈橡胶。通过MC010-TH200橡胶硬度计与MN-2000自动门尼粘度计对其邵尔A硬度和门尼粘度进行测量,再利用DXLL-10000电子拉力试验机对其300%定伸应力及拉伸强度进行测定,最后利用SEM显微镜对实验后的微观结构进行观察。测定结果表明:随着BaO-6Fe_2O_3磁粉质量分数的增加,BaO-6Fe_2O_3磁性丁腈橡胶的绍尔A硬度先减小后增大,BaO-6Fe_2O_3磁粉质量分数为13%时达到最小值54HB;门尼粘度先以一定的比例线性增加,接着以较小的斜率缓慢增加,最后趋于稳定,在BaO-6Fe_2O_3磁粉质量分数为14%时达到最大值76;而BaO-6Fe_2O_3磁性丁腈橡胶的拉伸强度和300%定伸应力都呈现出先增加后下降的趋势,BaO-6Fe_2O_3磁粉质量分数为13%时300%定伸应力和拉伸强度出现极大值分别为6.6 MPa和25 MPa。     

反式异戊橡胶釜内合金在全钢子午线轮胎胎面胶中的应用研究

考察了反式异戊橡胶釜内合金(TPIR)在全钢子午线轮胎胎面胶中与天然橡胶(NR)并用后的物理机械性能和动态性能,并用橡胶加工分析仪(RPA)模拟了硫化胶热氧老化实验。结果表明:与NR相比,TPIR/NR并用胶100%、300%定伸应力增大,抗拉伸形变能力提高,拉伸强度和撕裂强度与NR持平,耐磨性明显提高;并用胶的疲劳生热与NR相差不大,抗压缩变形能力提高;TPIR/NR(m(TPIR)∶m(NR)=10∶90)能较好地平衡滚动阻力和抗湿滑性的关系,符合理想胎面胶料的要求;随TPIR含量增加,并用胶的耐热氧老化性能逐渐提高,TPIR/NR(m(TPIR)∶m(NR)=20∶80)并用胶的耐老化性好于NR。     

溶聚丁苯橡胶接枝MAH的性能研究

溶聚丁苯橡胶(SSBR)由于其优良的耐磨、耐低温等性能,主要用于轮胎的胎面、胎体和胎侧等部位,但由于SSBR是一种非极性橡胶,使得它与白炭黑等极性填料的结合力较弱。为了提高SSBR与白炭黑的相容性,以马来酸酐(MAH)为极性单体对SSBR进行接枝改性。研究了接枝聚合物(SSBR-g-MAH)与白炭黑共混后的胶料的各项性能,探讨了接枝率对胶料性能的影响。结果表明,溶聚丁苯橡胶接枝了MAH后,接触角降低,门尼黏度增大,硫化时间延长,胶料的综合力学性能有不同程度的提高。动态力学(DTMA)测试表明,接枝MAH后实现了胶料抗湿滑性能的提高和滚动阻力的降低,为轮胎胎面胶提供了理想的材料。     

国产白炭黑在子午线轮胎中的应用

研究了国产白炭黑在子午胎线轮胎面胶和钢丝帘布胶中的应用，试验结果表明，国产白炭黑在改善橡胶料的撕裂强度、耐屈挠疲劳性、耐磨性、300％定伸、回弹性和复合材料的粘合性等方面均达到甚至超过进口白炭黑，完全可以取代进口白炭黑，从而降低生产成本，提高经济效益。     

轿车轮胎耐臭氧老化性能研究

将成品轿车轮胎装配到标准实用轮辋上,充入一定的充气压力,而后将其置于密闭臭氧老化试验箱内,在不同臭氧浓度的环境中悬空静置72h,之后对其进行取样,对其力学性能及表观围观结构进行了深入研究。结果表明:臭氧与轮胎表层橡胶接触和渗透使其发生老化,并导致在轮胎表面出现老化裂纹,老化裂纹主要出现在应力集中的区域,且随臭氧浓度增加自外向内发展并加剧,致使轮胎的使用寿命大幅度降低;但是对于应力相对较小区域,胎面橡胶的拉伸强度、硬度等力学性能则没有显著变化。     

米其林推出两款节能卡车轮胎

米其林（中国）投资有限公司推出两款专门为我国用户定制的节能、高效卡车轮胎——XZA 2 Energy和XTE2。 XZA 2 Energy是米其林推出的唯一一款有内胎的绿色节油轮胎，面向高速长途运输车辆。其运用了米其林的Energy技术，特殊的橡胶配方和胎面花纹设计，     

组合式内支撑安全轮胎的设计与仿真

内支撑安全轮胎具有结构复杂,在零压行驶工况下胎面摩擦生热严重、胎圈易脱落等问题,不能满足车辆大负荷、高机动、长距离的使用要求。为提高内支撑安全轮胎的性能,基于某型内支撑安全轮胎提出了一种与标准轮辋装配的组合式内支撑安全轮胎结构,根据内支撑与轮胎轮廓、轮胎变形以及轮辋的装配关系,对组合式内支撑组件结构的主要参数进行了设计计算。基于有限元软件HyperMesh建立了组合式内支撑安全轮胎的仿真模型,在零压工况下,分析了采用Q235、ZL114以及聚氨酯3种不同内支撑材料的轮胎承载受力特性。研究结果表明:综合考虑承载和轻量化设计,ZL114是较为理想的内支撑材料。该研究为提高内支撑安全轮胎性能提供了参考。     

湿法混炼制备高性能轿车胎胎面胶及其结构与性能

采用无粉尘污染的湿法混炼工艺将溶聚丁苯橡胶(SSBR)和白炭黑制备成湿法混炼胶M-SSBR/SiO₂,再与顺丁橡胶(BR)通过机械混炼制备成轿车轮胎胎面混炼胶M-SSBR/BR/SiO₂,并对其进行结构与性能研究。结果表明：与传统机械混炼制备的胎面混炼胶SSBR/BR/SiO₂相比,M-SSBR/BR/SiO₂的结合胶含量提高27%;并且Payne效应大幅度降低,说明填料分散性显著改善;M-SSBR/BR/SiO₂硫化胶的300%定伸模量提高17%,回弹性能提高16%,表征滚动阻力的60℃的tan δ降低24%,压缩生热降低30%。     

增容剂氯化聚乙烯对三元乙丙橡胶/三元尼龙热塑性弹性体性能和结构的影响

研究了氯化聚乙烯(CPE)用量对三元乙丙橡胶(EPDM)/三元尼龙(PA)热塑性弹性体(TPV)物理机械性能及反复加工后性能的影响。结果表明:随着CPE用量的增加,转矩流变仪TPV的转矩值增大,拉伸强度、撕裂强度和拉断伸长率先上升后不变;反复加工使撕裂强度、100%定伸应力、硬度和门尼黏度值变大,但拉伸强度和溶胀度基本保持不变。通过扫描电镜能明显看出,CPE提高了两相的相容性。     

聚乙烯醇改性橡胶水泥基复合材料耐久性研究

为提升高寒地区混凝土坝的工作性能,通过毛细吸水试验、抗氯离子试验、冻融试验和碳化试验,研究聚乙烯醇（polyvinyl alcohol, PVA）改性废弃橡胶对水泥基复合材料耐久性能的影响,分析体积分数为0～30%的橡胶颗粒经质量分数为0.1%的PVA溶液改性前后水泥基复合材料耐久性的变化．结果显示,当橡胶体积分数增加到10%时,水泥基复合材料的毛细吸水性、抗氯离子渗透性、抗冻融能力以及抗碳化性能均得到了提升;加入PVA后,橡胶颗粒与水泥基体之间的黏结性增强,特别是橡胶体积分数为10%时,累计孔隙体积降低了28.8%,进一步提高了橡胶水泥基复合材料的耐久性能．研究可为橡胶混凝土在工程实际中的进一步应用提供新思路．     

尼龙66/氧化石墨烯纳米复合材料力学性能的分子动力学模拟

氧化石墨烯是一种理想的纳米填料,可以用于提高聚合物复合材料的力学性能。利用分子动力学模拟和ReaxFF反应力场研究了尼龙66/氧化石墨烯纳米复合材料的力学性能。模拟结果表明:氧化石墨烯片在尼龙66基体中具有较好的分散性,加入5片氧化石墨烯片后(质量分数为3%),尼龙复合材料在室温下的密度为1.12g/cm3,玻璃化转变温度为389 K;复合材料的屈服强度和杨氏模量比纯尼龙66分别提高了27%和49%,达到2 512 MPa和9 448 MPa;氧化石墨烯分子和尼龙分子链间能形成分子间氢键,通过氢键分析揭示了尼龙66/氧化石墨烯复合材料力学性能增强的微观机理,当拉伸过程开始后,每片氧化石墨烯和尼龙分子链间的氢键数量保持在3~4个,这些分子间氢键使得氧化石墨烯片和尼龙分子间保持着较强的结合力,尼龙基体所受的拉伸应力能够转移到强度更高的氧化石墨烯片上,从而实现材料力学性能增强的效果。     

石墨烯/橡胶纳米复合材料的研究进展

石墨烯是一种有着优异性能的二维纳米填料,将石墨烯与聚合物复合是发挥其性能的重要途径,石墨烯/橡胶纳米复合材料对橡胶的力学机械性能、电学性能、导热性能和气体阻隔性能等都有很大提升,得到了广泛关注。首先介绍了石墨烯的制备及功能化,然后对石墨烯/橡胶纳米复合材料的制备方法进行了详细的归纳,总结了石墨烯的加入对石墨烯/橡胶纳米复合材料性能的影响,对该类材料所面临的问题及发展趋势进行了分析和展望。     

汽车与车辆

正德国大陆集团推出新款城市客车轮胎德国大陆集团推出了专为中型城市客车量身设计的新款Conti Urban HA3 245/70 R19.5轮胎产品,扩充了其19.5英寸产品线。据介绍,公交车停靠站台时,其轮胎经常会与公交站台的路缘石摩擦,影响轮胎的使用寿命。为此,大陆集团为其新轮胎产品的侧面进行了强化处理,提高了其硬度;在胎面中添加了橡胶化合物,并对胎面进行了专门的改良设计,使公交车轮胎的行驶里程增加了约20%,耐用性也较常规轮胎有所提高。此外,该轮胎的横向胎面花纹槽较深,即使在极为潮湿的环境下