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发表于 2016-3-25 15:41:27
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4 A* @3 C& h/ u4 C' @+ O, j H 橡胶的磨耗是一个复杂的力学过程,目前尚未形成系统的理论体系,国内主要以杨清芝老师的《现代橡胶工艺学》一书中提到的橡胶的橡胶磨耗与实际情况相关性较有影响力。该理论从宏观角度提出了橡胶的磨耗主要以磨损磨耗、疲劳磨耗、和卷曲磨耗三种形式为主,并给出了部分磨耗强度数学模型。
! m; E9 m3 C* {8 _一、配方设计4 ?7 i7 B5 v9 i. f) E* ?& {: b
磨损磨耗强度 I=Kμ(1-R)*P/σ
, ?" C) ]( a- l Y- H) `2 {式中:R——橡胶的回弹性; σ——橡胶的拉伸强度; P——压力;
2 x2 j2 S- } W a5 mμ——滑动摩擦系数;K——摩擦表面常数。;
3 o1 ~8 u& G# N$ X1 Y8 l疲劳磨损强度 I=K[kμE/σ] t [P/E]1+βt6 q t+ d4 ~# R% ]4 G h+ P, g/ E. B/ g
式中:K,k,β——摩擦表面常数;P, σ——与公式(1)相同;E——橡胶的弹性模量;t——橡胶的耐疲劳性参数。 L% @& ?4 L) h* i: n8 J7 Q4 Y
胎面胶配方设计无疑是影响载重轮胎耐磨性能与实际形式里程的关键因素。依据磨损强$ o9 Q6 Z5 A3 s8 n' ^" S+ B: T6 b
度公式进行整体配方设计,即尽可能提高胶料的强度和弹性,并使胶料的各项性能达到良好的综合平衡,是确保提高胎面胶耐磨性能的首要因素。具体到实际配方设计上,应在生胶、炭黑及硫化体系的设计匹配上注意以下几个方面。
2 n/ r& m3 r8 ?1、生胶体系
: Z" ^4 l! d* {1 v2 E2 R* b" ?# x生胶体系的配合设计是确保轮胎胎面胶强伸性能的基础条件,对生胶体系的选择应
2 Y0 u0 H: m p0 m. l充分掌握各种生胶的性能特点。天然胶因其综合性能优异是胎面胶的首选胶种,但因其品种以及胶树树龄和产地不同而形成品质差异。一般认为,烟片胶PRI抗氧指数高,耐磨性能优异,中年期树胶胶质优良,耐磨性能好。尽管天然胶可在载重轮胎胎面胶中大量使用,但因其不饱和双键多且耐热性差,易硫化返原等缺点,制约了其在胎面胶配方中的大量使用。顺丁胶因其分子链柔顺性好,生热低,耐磨性较好,是轮胎胎面胶使用的合成橡胶主要品种,但因胶料强度低对其用量有所限制,一般不超过50份为宜。丁苯橡胶因其耐热性能和耐切割性能好也是载重轮胎胎面胶所使用合成橡胶的主要品种,但因胶料生热高对其用量有所限制,一般不超过30份为宜。& Q/ n% ]* B+ N
2、炭黑补强体系* ]5 O% r8 n' T& r' ~1 v
胎面胶配方中的炭黑品种和品质是影响载重轮胎耐磨性能的重要因素。众所周知,随着) P4 l- F' @; E% P+ k) e
炭黑粒子微观直径的降低,耐磨性能不断提高。胎面胶所使用的炭黑品种由最初的N330高耐磨炭黑,逐步发展为N220中超耐磨炭黑和新工艺髙结构中超耐磨炭黑N234炭黑。轮胎耐磨性能也明显提高,这就需要配方设计时科学调整配方和采取必要的助剂品种和体系,降低胎面压出生热以及轮胎的行驶生热。相同品种和牌号的炭黑品种耐磨性能优劣,主要由炭黑的品质决定,炭黑品质的差异主要由其市场原料以及工艺技术与控制决定。炭黑中的焦油质等杂质含量低、炭黑粒子内部氧化微孔少,则炭黑补强性能好,耐磨性能优。有关资料表明,不同品质炭黑造成的轮胎实际里程差异至少在55%左右。
- ?) A; f1 d u0 J7 o 炭黑的品种、用量和分散度对胎面胶的耐磨性能均有很大影响。炭黑用量与胎面耐磨性能之间存在一个最佳用量,该用量因胶种、炭黑品种及制品类型而异;而炭黑分散度主要与炼胶设备和混炼工艺有关! W5 o- d3 I2 T h+ f3 M
3、硫化体系- K7 b: [# r! M! B5 K
硫化体系设计是确保胎面胶配方强伸性能的重要环节。根据磨损强度公式,通过提高胶料强度和弹性可大大降低胎面胶磨损强度,进而提高加料的耐磨性能;在确保胶料强度和伸长率的前提下,尽可能提高胶料的定伸应力与回弹性,则可降低胎面的行驶生热,从而提高胎面胶的耐磨性能。胎面胶的物理机械性能与硫化体系的设计直接相关。 |
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