短纖維——橡膠復(fù)合材料混煉機理及實驗研究.pdf

1、短纖維—橡膠復(fù)合材料是近年來隨著高分子材料科學(xué)的發(fā)展以及人類社會對高分子材料需求的日益增加及精益求精而應(yīng)運產(chǎn)生的新型高分子材料，它是輪胎胎面膠的理想材料之一。膠料中加入短纖維并使之適當(dāng)取向，可明顯提高輪胎的性能，如：低滾動阻力、高抗撕裂及崩花掉塊性能、高耐磨性等。在短纖維—橡膠復(fù)合材料的制備過程中，混煉是一必不可少的工序，由于短纖維易于結(jié)團(tuán)，難以分散，因此，對混煉工序提出了更高的要求，即不僅要達(dá)到普通混煉的目的，而且要使短纖維均勻分散于

2、橡膠基體中，更重要的是要保證短纖維不被剪斷破壞，否則便失去了短纖維的補強性能。這些特殊要求對目前通用的混煉設(shè)備—密煉機提出了更高的要求，而轉(zhuǎn)子是密煉機工作性能的決定性因素，因此，對密煉機的各項研究，實際上主要是對轉(zhuǎn)子的研究。本文就是針對短纖維—橡膠復(fù)合材料特殊的混煉要求而展開工作的。 首先，查閱了大量的國內(nèi)外關(guān)于短纖維補強橡膠材料的相關(guān)文獻(xiàn)與專利，綜合分析了短纖維—橡膠復(fù)合材料的混煉機理及特點，試制出了新型六棱同步變間隙轉(zhuǎn)子，該

3、轉(zhuǎn)子具有不同的棱頂間隙，消除了棱數(shù)增加帶來短纖維被剪斷破壞的負(fù)面影響，使密煉機不僅具有足夠的剪切力和混合力來分散短纖維聚集體，而且具有足夠的“柔性”保護(hù)短纖維不被剪斷破壞的雙重性能。 其次，為了對轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)及流場進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，選擇了ADINA有限元分析軟件對轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和流場進(jìn)行了模擬分析。利用Pro—Engineer，選用掃描成型法對轉(zhuǎn)子進(jìn)行了實體造型。通過對轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)有限元分析，準(zhǔn)確地得出了轉(zhuǎn)子的位移、應(yīng)力變化情況，改變了傳

4、統(tǒng)的力學(xué)分析方法對轉(zhuǎn)子受力分析欠缺不足的狀況。通過對轉(zhuǎn)子的流場模擬，分析出膠料的流動情況，進(jìn)而判斷膠料的混煉效果。通過ADINA分析，可以迅速分析轉(zhuǎn)子的強度及結(jié)構(gòu)的合理性，從而可及時地對轉(zhuǎn)子進(jìn)行修改設(shè)計，提高了設(shè)計的質(zhì)量和效率。 最后，在所試制出的新型六棱同步變間隙轉(zhuǎn)子實驗密煉機上進(jìn)行了系統(tǒng)的實驗研究，通過相同實驗條件下所設(shè)計的轉(zhuǎn)子與其它兩對轉(zhuǎn)子的對比實驗發(fā)現(xiàn)，新型六棱同步變間隙轉(zhuǎn)子的混煉質(zhì)量更高，短線維及炭黑等添加劑能較均勻分