炭黑在异戊橡胶中的分散及其对动静态性能的影响北大核心CSCD

橡胶在使用时往往需要在生胶中加入填料颗粒以提高其力学强度,填料在橡胶中的分散状态对其使用性能有显著影响。为了明晰填料分散状态对橡胶动静态性能的影响规律,设计了不同的胶料混炼工艺,进而获得具有不同分散程度的橡胶材料,并对其分散等级、颗粒聚集体尺寸分布、胶料硫化性质、橡胶拉伸以及疲劳等性质进行了系统研究。结果表明,在所研究的密炼时间4~16 min范围内,随着密炼时间的延长,填料在基体中的分散度等级有较大程度的提高,密炼时间为16 min时填料分散等级达到了8.1级,胶料的门尼粘度下降显著,但胶料的拉伸性能变化不明显,而动态疲劳性能得以显著改善。随着开炼包辊时间的延长,填料在基体中的分散度等级呈先升高后降低的趋势,橡胶的动态疲劳性能也先升高后降低,当开炼包辊时间为20 min时,硫化胶的伸张疲劳寿命达到4×10~4次,继续延长包辊时间硫化胶的伸张疲劳寿命下降至2.3×10~4次;但是胶料整体的拉伸性能变化不明显。由此可见,通过调整混炼工艺可以改善填料在橡胶基体中的分散状态,进而提高胶料的疲劳性能。     

飞机起落架活塞杆断裂原因分析

针对飞机起落架活塞杆在外场使用过程中裂纹失效问题,利用扫描电子显微镜对其断裂面微观形貌进行观察,研究其断裂机理.结果表明:该活塞杆断裂性质为服役过程中循环应力作用下的疲劳断裂.应力使活塞杆件表面出现微裂纹,在其内部形成微孔.随着应力循环次数增加,微孔的数量和大小都不断增加,最终导致了钢的疲劳断裂.通过优化其热处理工艺,使活塞杆获得良好的强韧配比,提高了抗疲劳性能.     

跖骨疲劳性骨折模型设计及生物力学分析

建立了疲劳性骨折实验模型，通过生物力学分析方法研究了跖骨疲劳性骨折机理，为有效预防、治疗该创伤的发生提供生物力学理论依据。l例健康成人新鲜足标本，剔除软组织，保留韧带、关节囊，去除足第一跖骨干及相连拇指，钢丝足底固定，替代足底腱膜，包埋标本并固定于MTS试验机上，对标本进行疲劳载荷实验，载荷为350N，循环加载频率为lHz，观察实验变化，记录循环次数。结果表明，当载荷循环次数为29285次时，第二跖骨干骺端发生肉眼可见的斜形骨折。可见在扁平足或足过度内旋等造成第二跖骨承受过大体重、过度应力下容易导致疲劳性骨折。生物力学因素包括解剖的变异在疲劳性骨折产生方面具有重要的作用。     

新氢压缩机活塞杆断裂原因分析

采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和火花直读光谱仪等测试仪器,对42CrMo新氢压缩机活塞杆断裂原因进行分析. 结果表明,42CrMo钢的化学成分和金相组织均符合标准要求. 失效活塞杆属于疲劳断裂,活塞杆钢材中存在大量几何尺寸大于10 μm尖角形状聚集态氧化铝非金属夹杂物,在交变载荷作用下,这些夹杂物聚集处形成了应力集中,引起疲劳裂纹,是活塞杆断裂的主要原因.     

杜仲胶改性高聚物的研究进展

介绍了杜仲胶结构、性能特点、来源以及弹性体的应用研究现状。杜仲胶的结构主要是反式1,4聚异戊二烯,为具有结晶性的有序柔性链;具有耐老化性能好、生热低、耐磨及耐疲劳性能好,结晶状态下具有形状记忆功能等性能特点。其来源主要包括天然提取和人工合成。论文综述了杜仲胶改性塑料及杜仲胶改性沥青、极性与非极性橡胶以及制备记忆材料的性能的研究进展,重点阐述了杜仲胶与极性橡胶与非极性橡胶共混研究。同时,展望了杜仲胶在工业领域的应用。     

丁基橡胶疲劳性能的影响因素及研究进展

丁基橡胶(IIR)具有优良的气密性、耐热老化性、高阻尼性等理化性能,被广泛应用于轮胎、减震制品、防水建材等领域。2018年,我国丁基橡胶产能居世界之首,但国内市场仍然对外存度高,国内产品还存在牌号少、产品综合性能差等问题。本文依据橡胶疲劳的机理,对近期丁基橡胶疲劳性能方面的研究工作进行跟踪汇总,综述了各影响因素条件(生胶结构、硫化胶配方组成、外界环境等)对丁基橡胶耐疲劳老化和疲劳破坏性能的影响,为丁基橡胶产品的分子结构设计与应用配方设计提供借鉴与参考,助力丁基橡胶产业发展。     

EPDM/PP热塑性弹性体在循环应力下的老化行为研究

本文研究了动态硫化EPDM/PP热塑性弹性体的动态疲劳老化行为,考察了其力学性能的变化,并分析了产生力学性能下降的原因。实验结果表明,随着疲劳时间的延长、疲劳振幅的增大,材料的断裂强度降低,并认为疲劳过程中完全硫化的EPDM橡胶粒子和热塑性塑料PP界面处的分子链断裂、滑移导致了断裂强度的降低;紫外光的加入,加速了材料在疲劳过程的分子链断裂、滑移速率,使材料的断裂强度有更大程度的降低;在机械疲劳老化单独作用下,材料体系几乎没有发生氧化反应,而紫外光的加入,促使了机械疲劳老化过程中氧化反应的发生。     

橡胶贮存寿命预测方法研究进展与思考建议

概述了用数学模型法预测橡胶贮存寿命的方法,包括阿伦尼斯模型,用ASTM D412评估橡胶拉伸性能,应力应变老化模型,压缩永久变形的预测方法,橡胶疲劳寿命损伤模型,用有限元法考核橡胶的裂纹长度与抗裂能之间的关系,基于叠加原理的寿命预测模型等,针对上述模型预测研究结果提出了相关思考建议。认为以老化动力学为基础预测材料寿命的数学模型法发展非常迅速,建议深入研究并拓宽应用;在透彻了解和掌握必需的分子结构参数的基础上,如果结合计算机技术模拟长期贮存或使用条件,对橡胶老化反应机理的研究可能是一个有前景的发展方向。     

炭黑N134在不同橡胶基体中的分散及其混炼工艺调控

以炭黑N134作为填料,对比了异戊橡胶、丁苯橡胶及仿生橡胶3种体系下混炼工艺对硫化胶性能的影响,并针对仿生橡胶体系炭黑分散度低的问题,对混炼工艺进一步优化,从而提高分散度和动静态性能.结果表明,在所研究的密炼时间范围内,随着密炼时间的延长,异戊橡胶体系和丁苯橡胶体系的分散等级由原本的1级左右提升至6级以上.但延长密炼时间并未明显提升仿生橡胶体系的炭黑分散度.针对该问题引入塑炼和包辊工艺,仿生橡胶炭黑分散性明显提高.随炭黑分散等级的增加, 3种橡胶体系的伸张疲劳性能均得到了较大改善.其中仿生橡胶生胶经塑炼后,门尼黏度和重均分子量均明显下降,表明塑炼对于增强胶料的加工性能有明显作用.相同炭黑混炼时间下,随着塑炼时间的延长,硫化胶佩恩效应也增强,这主要是由于炭黑分散程度的提高使得炭黑与橡胶基体的有效接触面积增加,进而在一定程度上增加了界面结合胶的含量.     

石墨烯/橡胶纳米复合材料

石墨烯具有极高的力学性质和导电/导热性质,在橡胶复合材料中具有广阔的应用前景.本文首先简要综述了石墨烯的制备和功能化,而后重点介绍了石墨烯/橡胶复合材料的制备方法、性能及相关的结构-性能关系研究的现状,并对石墨烯/橡胶复合材料研究的挑战和机遇进行了展望.     

梯形交变加载作用下聚碳酸酯的应变与寿命

对聚碳酸酯在交变 持久载荷复合作用下应变与寿命研究表明 ,其疲劳 蠕变曲线与纯蠕变曲线十分相似 .加载时间周期越短和交变载荷变化越频繁 ,普弹应变阶段的斜率和应变越小 ,进入延迟弹性变形的平台应变阶段越早 .随每一次循环中的最大载荷加载保持时间延长 ,聚碳酸酯断裂寿命减小 .以最大载荷为恒载荷一直加载的纯蠕变曲线 ,平台最高 ,断裂时间最早 .而最大载荷加载作用时间为 0的纯疲劳曲线 ,平台最低 ,断裂时间最迟 .在交变 持久载荷复合作用下聚碳酸酯存在疲劳和蠕变的交互损伤 ,其断裂寿命N Nf 和 ∑t tr比纯疲劳或纯蠕变的断裂寿命低 ;断裂寿命减小 .并且 ,疲劳 蠕变的交互损伤程度与温度密切相关 .聚碳酸酯在较低温度的疲劳 蠕变交互损伤作用大于较高温度的交互损伤作用 .随温度升高 ,疲劳 蠕变断裂寿命下降是疲劳和蠕变各自的单独损伤增加所致     

连续碳纤维增强的聚芳醚酮在Ⅰ型循环载荷下的层间破坏

用双悬臂梁(DCB)试件研究了连续碳纤维增强的聚芳醚酮复合材料(CF/PEK-C),在Ⅰ型循环载荷作用下的层间裂纹扩展行为.循环载荷采用载荷控制模式,最小载荷与最大载荷之比为0.5.在疲劳试验中,仍然发现有“阻力曲线”现象存在.层间裂纹扩展速率用指数定律与相应的应变能释放速率联系起来,并对结果进行了讨论.     

芳纶浆粕对天然橡胶力学性能的影响

本文研究了未处理芳纶浆粕(UAP)和表面化学处理芳纶浆粕(TAP)以及TAP用量对天然橡胶静态力学性能、伸张疲劳寿命及动态热机械性能的影响。结果表明,TAP补强效果优于UAP;少量TAP的加入可以显著提高橡胶的综合力学性能,加入1.5份使橡胶撕裂强度提高59.7%,加入0.5份可以使橡胶的100%伸张疲劳寿命提高20.3%,加入1.5份或2份使0℃以上橡胶动态储能模量提高50～88.4%、损耗因子降低13.1～26.0%。     

复杂条件下高分子材料老化规律、寿命预测与防治研究新进展

复杂条件下有机高分子材料的老化、寿命预测和防治研究对满足相关行业发展的迫切需求,实现节能减排、环境保护及可持续发展等战略目标具有重大意义。本文重点综述了近年来针对聚烯烃、工程塑料、橡胶、涂料等大宗高分子材料在我国复杂大气环境中的自然老化及人工模拟加速老化研究的新进展,对材料老化失效基本规律和分子机理、老化数据库的建立及老化分级图谱的绘制进行了介绍,探讨了户外自然环境和人工模拟环境下材料老化失效规律的对应关系、服役寿命理论的预测模型及失效防治延寿新方法,并对其中存在的问题及下一步发展方向进行了展望。     

连续碳纤维增强的聚芳醚酮在Ⅰ型循环载荷下的层间破坏

 用双悬臂梁(DCB)试件研究了连续碳纤维增强的聚芳醚酮复合材料(CF/PEK-C),在Ⅰ型循环载荷作用下的层间裂纹扩展行为.循环载荷采用载荷控制模式,最小载荷与最大载荷之比为0.5.在疲劳试验中,仍然发现有“阻力曲线”现象存在.层间裂纹扩展速率用指数定律与相应的应变能释放速率联系起来,并对结果进行了讨论.     

TBIR改性BIIR/NR共混物的结构与性能

研究了新型合成橡胶——高反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR)对全钢轮胎气密层并用橡胶——溴化丁基橡胶(BIIR)/天然橡胶(NR)(质量比70/30)的改性作用,探讨了BIIR/NR/TBIR共混物的交联密度、填料分散性及力学性能,特别是并用硫化胶的气密性及屈挠疲劳性能等.结果表明,与无定型的BIIR和NR相比,结晶性TBIR的引入提高了炭黑填充的BIIR/NR/TBIR混炼胶的强度和模量,且随着TBIR用量的增大,混炼胶中TBIR的结晶熔融峰更明显,混炼胶的强度与模量显著提高.硫化特性结果表明,随着TBIR用量的增大,BIIR/NR/TBIR共混物的硫化速率略有提高,交联密度略有降低;TBIR用量为10~30份(生胶总质量的10%~30%)时,BIIR/NR/TBIR硫化胶在机械性能基本保持不变的情况下,耐热氧老化性能提高10%以上,耐一级屈挠疲劳性能提升2~5倍,气密性提高17%.炭黑分散结果表明,经过动态疲劳实验BIIR/NR硫化胶中炭黑聚集体的平均粒径增大至11.5μm,明显大于BIIR/NR/TBIR硫化胶中炭黑聚集体的平均粒径.对含TBIR硫化胶在周期性应力应变过程中的结构演变及对耐疲劳裂纹引发性能的影响机制进行了探讨,结果表明,TBIR可改性BIIR或者BIIR/NR制备高抗裂口引发的全钢轮胎气密层材料.     

橡胶补强填料的研究进展

随着汽车行业的发展,在"安全、环保和节能"方面,对轮胎的性能提出了更高的要求,因此对轮胎原料—橡胶的补强研究越来越多。本文详细介绍了补强填料补强橡胶的机理、补强填料的分类及改性途径,概述了传统补强填料炭黑、白炭黑及炭黑/白炭黑双向填料的性能和研究现状,综述了新型补强填料硅酸盐类、碳酸盐类及其它常用新型种类和性能,指出新型填料拓展了橡胶补强技术和功能橡胶材料领域的研究思路,应加强橡胶补强填料的开发、补强机理探讨和拓展补强复合材料的表征和检测手段,以满足橡胶行业发展的需求。     

氯醚橡胶的合成催化剂体系及应用的研究进展

氯醚橡胶的问世较早,由于其具有优异的性能使其迅速的发展,已经在汽车、电子及航空航天等领域得到广泛应用。近几年,其独特的导电性在办公自动化机器上的广泛应用而成为研究热点。本文从氯醚橡胶的分子结构入手,分析了各种类型氯醚橡胶的结构性能与应用状况并简单解释了橡胶导电的机理;综述了氯醚橡胶的研究现状,着重分析比较了合成氯醚橡胶的各种催化体系的组成、特点及研究进展,并在此基础上对氯醚橡胶发展前景进行了展望。     

橡胶增韧塑料机理

综述了橡胶增韧塑料机理研究的发展与现状,着重探讨了橡增韧机理中有关脆韧转变的定量研究,同时也讨论了分散相的形态参数、界面相容性和韧性测试条件以及分散相与基体的性能等因素对橡胶增韧塑料性能及增韧的影响,最后提出了橡胶增韧塑料研究的发展趋势。     

TBIR改性氯丁橡胶的结构与性能研究

氯丁橡胶(CR)作为极性合成橡胶具有优异的阻燃性、耐热性、耐候性及耐化学品性,但存在加工性能差、耐疲劳性能不理想等问题。而采用新型反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR)改性CR,可大幅度提高材料的综合性能,特别是耐疲劳性能显著改善。基于CR与TBIR的极性有较大差异且硫化体系及硫化机理不同,本文采用母炼胶共混法制备了不同质量比的CR/TBIR共混物,系统研究了CR/TBIR共混物的交联结构、相态结构及其对力学性能的影响。研究发现,随着TBIR用量增加,CR/TBIR共混物的交联密度逐渐增大,含10～20质量份TBIR的CR/TBIR共混物的交联密度较CR增加约20～30%;CR/TBIR=90/10共混物中TBIR以小于300nm的"海岛相"结构均匀分布在CR基体中。由于加入TBIR后CR/TBIR共混物的交联结构与相结构发生明显变化,CR/TBIR共混物的拉伸强度、拉断伸长率及压缩永久变形等较CR均有所改善,且疲劳性能显著提高:CR/TBIR共混物的一级疲劳次数是CR的1.5～2.2倍,六级疲劳次数是CR的2～4.6倍。