短纖維-橡膠復(fù)合材料混煉機理、過程模擬及實驗研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、短纖維增強材料能夠改善橡膠性能,與其它粉狀補強填料一樣,短纖維可以直接混入橡膠基體中,但由于其特殊的表面結(jié)構(gòu),它比一般的粉體材料更加難以分散。短纖維-橡膠復(fù)合材料可以用密煉機混煉,與普通橡膠混煉相比,既要達到普通橡膠混煉的目的,又要使短纖維在彈性基體中得到均勻分散,這就給密煉機和混煉工藝提出了更高的要求。新型剪切嚙合型轉(zhuǎn)子密煉機正是針對這一需要而研制的。 本文在系統(tǒng)分析了剪切型轉(zhuǎn)子密煉機和嚙合型轉(zhuǎn)子密煉機各自混煉效果的基礎(chǔ)上,提

2、出了新型剪切嚙合型轉(zhuǎn)子的設(shè)計思路,研制出了適合短纖維-橡膠復(fù)合材料混煉的專用轉(zhuǎn)子,從而開辟了適合短纖維-橡膠復(fù)合材料新型密煉機的發(fā)展思路。 本文采用了掃描成型法對轉(zhuǎn)子的三維模型進行造型,建立了轉(zhuǎn)子的有限元網(wǎng)格模型,對轉(zhuǎn)子進行了結(jié)構(gòu)有限元靜力分析,形成了一條全新的密煉機轉(zhuǎn)子造型、分析和優(yōu)化設(shè)計的路線。 本文重點分析了剪切嚙合型轉(zhuǎn)子的混煉機理和混煉過程,并對膠料的流場進行了模擬。在柱坐標系下,建立了短纖維-橡膠復(fù)合材料在剪切

3、嚙合型轉(zhuǎn)子密煉機中運動的物理和數(shù)學(xué)模型。在不同的工藝條件下,對剪切型、嚙合型和剪切嚙合型轉(zhuǎn)子進行了全鋼子午胎胎面膠混煉的對比實驗,對新設(shè)計的轉(zhuǎn)子的性能進行了分析和實驗驗證。本實驗研究所取得的成果主要有: 1、剪切嚙合型轉(zhuǎn)子提高了嚙合型轉(zhuǎn)子的填充系數(shù),降低了對上頂栓壓力的要求。因此使用剪切嚙合型轉(zhuǎn)子能夠降低密煉機對輔助設(shè)備的要求,降低混煉成本。 2、剪切嚙合型轉(zhuǎn)子密煉機傳熱效果好、排膠溫度和單位耗能比其它類型轉(zhuǎn)子略低,更適

4、合于短纖維-橡膠復(fù)合材料等一些難分散膠料的混煉。在轉(zhuǎn)速稍低時的性能更加優(yōu)良,混煉膠綜合機械性能更高,短纖維和炭黑的分散效果更好。 3、此次轉(zhuǎn)子設(shè)計是成功的,這種轉(zhuǎn)子構(gòu)型可對短纖維增強材料實現(xiàn)較好的分散作用,為密煉機的發(fā)展以及短纖維-橡膠復(fù)合材料的應(yīng)用提供了重要的理論與實踐依掘。 理論和實驗研究表明,該新型剪切嚙合型轉(zhuǎn)子發(fā)揮了剪切型和嚙合型轉(zhuǎn)子各自的優(yōu)點,具有良好的分散混煉和分布混煉能力,能夠使得含短纖維膠料在密煉室內(nèi)的流

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