石墨烯增强工程车辆翻新轮胎胎面的性能影响研究

为了有效改善工程车辆翻新轮胎使用中常出现胎面不耐磨、易崩花掉块等失效损坏形式,将石墨烯作为工程翻新轮胎胎面增强体材料,进行了石墨烯增强工程车辆翻新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性能进行了测试,研究了不同质量分数下的石墨烯增强材料对工程车辆翻新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增强胎面橡胶机理进行了分析.结果表明:当石墨烯质量分数约为7%左右,对工程翻新轮胎胎面橡胶的增强效果较为理想,其主要物理机械性能指标良好,工程车辆翻新轮胎的耐磨性能和抗崩花掉块性能得到了较大提高.     

高掺量废旧橡胶改性环氧树脂混凝土力学性能与路用性能

为了提高废旧橡胶掺量和探讨废旧橡胶改性环氧树脂混凝土作为路面铺装材料的可行性,采用废旧橡胶等体积替代砂石集料制备了高掺量(0~50%)废旧橡胶改性环氧树脂混凝土(waste rubber modified epoxy concrete,REC),考察了REC的孔隙率、力学性能和路用性能.结果表明,随着橡胶掺量增大,REC孔隙率先增大后趋于稳定;抗压强度和抗折强度均呈近似线性降低,抗压极限应变和抗折极限应变在掺量低于40%时均基本保持稳定而折压比缓慢增大,在掺量高于40%后三者显著增大;抗压应力-应变曲线趋于平缓,柔性因子增大;高温稳定性、低温稳定性和抗滑性能均增强;耐冻融性能均优良,但水稳定性降低明显.建议REC作为路面铺装材料时橡胶掺量20%为宜,此时具有较好的力学性能和路用性能:抗压强度为33.5 MPa,抗折强度为23.6 MPa;车辙试验:永久变形为0.48 mm,动稳定度达70 000次/mm;低温弯曲试验:抗折强度为17.0 MPa,破坏应变为3.1×10-3;水稳定性试验:浸水马歇尔残留稳定度为75.67%;抗滑试验:摆值(British pendulum number,BPN)值为48;冻融试验:300次冻融循环无裂缝或材料破落,无质量损失.考虑REC水稳定性能一般,建议尽量避免用于水损害严重的地区.     

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。     

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。     

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。     

基于路表分形摩擦理论的整车雨天制动性能模拟

采用一种考虑橡胶-路面摩擦特性与水膜动水压力的雨天车辆制动模拟方法,研究了积水沥青路面上车辆的制动性能。首先运用路表分形摩擦理论,基于路面功率谱和橡胶的复模量计算出橡胶-路面的动摩擦因数。然后建立轮胎有限元滑水模型,分析了不同行驶速度及水膜厚度下轮胎-水膜-路面接触力变化规律。在此基础上,建立整车动力模型,基于车辆防抱死制动机理模拟评估了积水直线与弯道路面上整车制动性能。研究表明:与干燥状态相比,潮湿状态下橡胶-路面动摩擦因数下降了13%～34%;轮胎滑水过程中,随着轮胎行驶速度的增加,轮胎-路面接触力逐渐减小、水流竖向托举力逐渐增大,水膜厚度的增加也会产生相同的效果;较低的车辆行驶速度、较小的路表水膜厚度以及防抱死系统,都能有效降低车辆制动距离;相比于单个车轮的临界水漂速度,采用整车模型分析积水路面车辆行驶状况更切合实际状态。     

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。     

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。     

凹凸棒土/硅橡胶复合材料性能的研究

以凹凸棒土为补强剂,采用机械共混法制备了具有优异力学性能的AT/MVQ复合材料.主要考察了凹凸棒土、改性剂、硫化剂双-2,5、羟基硅油对凹凸棒土/硅橡胶复合材料性能的影响.结果表明,凹凸棒土对硅橡胶具有较好的补强作用,凹凸棒土为80份时,AT/MVQ复合材料物理机械性能较佳;采用KH550 1.2份对凹凸棒土进行改性,AT/MVQ复合材料的拉伸强度提高了31.6%,撕裂强度提高了19.3%,100%定伸应力提高了131%,硫化剂双-2,5为2.0份、羟基硅油为5.6份时,AT/MVQ复合材料的拉伸强度最大可达8.38MPa.     

全钢卡客车冬季子午胎填补国内空白

三角集团有限公司研制生产的全钢卡客车冬季子午胎填补了国内空白。 据介绍．与普通轮胎相比，这款冬季子午胎通过特殊的配方增大了与冰雪路面的摩擦力。它的优点在于提高了轮胎在冰雪路面的通过性和安全性。在低温环境下，该轮胎的胎面能够保持弹性．精心研制的橡胶配方能使轮胎与光滑冰面接触得更紧密．从而产生比普通轮胎更大的摩擦力．使车辆在光滑冰面上的操控性和安全性大大提高。     

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.     

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%。     

硅灰与氧化石墨烯对硬化水泥浆体的复合增强效应

研究了硅灰与氧化石墨烯复掺时对硬化水泥浆体力学性能的影响. 分别进行了普通水泥浆体、内掺质量分数10%的硅灰水泥、外掺质量分数0.8%的氧化石墨烯复合聚羧酸减水剂（GOPCs）水泥浆体以及同时内掺硅灰与外掺GOPCs的水泥浆体的配制. 对4种硬化水泥浆体的抗折强度、抗压强度以及90 d龄期孔隙率进行了测定,同时采用X射线衍射仪及扫描电子显微镜对水泥水化产物进行分析,并将4种样品的力学性能进行比较. 结果表明,当掺10%硅灰时,硬化水泥浆体90 d抗压强度比空白样提高了3.6%,抗折强度提高了9.6%;当只使用氧化石墨烯复合聚羧酸减水剂而不掺硅灰时,抗压强度提高了11.9%,抗折强度提高了15.3%;当硅灰与氧化石墨烯复掺时,抗压强度提高了22.7%,抗折强度提高了38.6%. 孔隙率的变化以及XRD、SEM分析证实了这一结果. 因此,硅灰与氧化石墨烯复合聚羧酸减水剂对硬化水泥浆体具有复合增强作用.     

基于杜仲胶热塑性硫化胶的制备及性能表征

采用动态硫化工艺,将天然杜仲胶(EUG)与聚烯烃弹性体(POE)共混制备杜仲胶(EUG)和聚烯烃弹性体(POE)共混型热塑性硫化胶(TPV).根据不同加工工艺对EUG/POE TPV力学性能和结晶性能的影响确定最佳工艺.利用拉力试验机、邵氏硬度计、示差扫描量热法(DSC)和动态热机械分析(DMA)等表征方法系统地研究不同硫化体系对TPV结晶行为、物理机械性能和动态力学性能的影响.结果表明:采用工艺3,即将EUG和配合剂及硫化剂先在60℃的开炼机上混匀制成母胶,然后再与POE在转矩流变仪中进行动态硫化所制备的TPV的力学性能最佳,拉伸强度达到8. 8 MPa,300%定伸应力4. 4 MPa,拉伸永久变形为56%.当选用过氧化物(过氧化二异丙苯DCP)硫化体系时,TPV的性能最佳,拉伸强度可达11. 5 MPa,300%定伸应力提高到7. 3M Pa,拉伸永久变形降至48%.根据力学性能的变化和DSC、DMA曲线分析得到DCP作为交联剂时,POE连续相也发生了交联,且仍具有可重复加工性和较好的热稳定性能.     

镶嵌式冷铺抗滑磨耗层材料性能研究

为了解决山区长大纵坡路面抗滑磨耗层抗滑性能差,层间易推移,容易出现车辙破损病害的问题,采用阳离子慢裂型改性乳化沥青、普通硅酸盐水泥P O42.5、水性环氧树脂作为胶结料来制备粘结强度高、抗滑性能好、高温性能稳定的镶嵌式冷铺抗滑磨耗层材料,通过研究镶嵌式冷铺抗滑磨耗层材料的级配以及胶浆掺量对其力学性能、路用性能以及耐久性的影响来确定胶浆的最佳掺量。研究结果表明:随着胶浆掺量的增加(10%、12%、14%、16%、18%),材料的力学性能先增后减,高温稳定性能先增后减,水稳定性能和低温稳定性能增大,抗滑性能下降,疲劳性能下降,耐老化能力提高;当胶浆掺量为14%时,材料的各项性能俱佳,适合作为山区长大纵坡抗滑磨耗层材料使用。     

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。     

橡胶粒径及掺量对橡胶混凝土力学性能的影响

通过对粒径为5目、20目、40目分别以0%、10%、20%、30%、40%的体积分数取代细骨料的橡胶混凝土进行抗压抗折试验,分析对比橡胶的粒径大小与体积分数对混凝土材料抗压、抗折性能的影响,并对比其折压比,分析各种橡胶混凝土的韧性。对添加0%、10%、20%、30%、40%的40目橡胶混凝土轴压试验,对比各掺量对其应力应变的影响。通过观察各试验中的现象和数据的散点图对比各橡胶目数、体积分数橡胶集料混凝土在抗压、抗折、轴压试验中破坏的过程和其力学性能。     

机械弹性车轮结构参数对牵引性能的影响

为解决充气轮胎在越野路面行驶的防破损问题,提高车辆通过性能,对机械弹性车轮的牵引性能进行了研究。通过对机械弹性车轮特殊承载方式进行分析,建立了考虑车轮滑转和地面切应力的驱动轮牵引性能预测模型,推导了车轮沉陷、土壤推力、挂钩牵引力等计算公式;对机械弹性车轮和普通充气轮胎的牵引性能进行了对比,结果表明与普通轮胎相比机械弹性车轮具有较好的通过性能;研究了机械弹性车轮刚度、半径和宽度对牵引性能的影响规律,为车轮结构设计及整车动力学优化提供了参考。     

氧化石墨烯/丁苯橡胶复合材料力学性能的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟和Reax FF反应力场,考察了加入氧化石墨烯后丁苯橡胶(SBR)的力学性能,包括杨氏模量、硬度、摩擦性能等.模拟结果表明,加入氧化石墨烯后,复合材料的杨氏模量相比于纯丁苯橡胶提高77%,硬度提高20. 30%,摩擦系数降低18%,磨损率降低38%.通过计算摩擦过程中氧化石墨烯和丁苯橡胶之间氢键能和结合能的变化,提出了摩擦性能增强的机制.在摩擦过程中,丁苯橡胶基体和氧化石墨烯之间的结合能逐渐增大,结合能增大的原因之一是氢键作用的增强.结合能的增大使得应力能够很好地从丁苯橡胶基体转移到强度更高的氧化石墨烯上,从而提高复合材料的摩擦性能.     

时变垂直载荷及时变滑移率下轮胎的纵滑特性

在稳态半经验模型的基础上,根据松弛长度和有效滑移率的概念建立了能表达时变垂直载荷及时变滑移率低频输入下的轮胎纵滑特性非稳态半经验模型。该模型用一个弹簧(代表胎体的平移弹性)和稳态模型(代表胎面与路面的接触作用,也称接触模型)串联来近似表达轮胎的动态响应。试验表明,该模型的仿真结果与试验结果吻合,可以比较精确地表达轮胎非稳态纵滑特性。该模型满足一定理论边界条件,精度高且形式简单,易于车辆动力学应用。