短纖維——橡膠復合材料混煉機理及實驗研究.pdf

1、短纖維—橡膠復合材料是近年來隨著高分子材料科學的發(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運產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，由于短纖維易于結團，難以分散，因此，對混煉工序提出了更高的要求，即不僅要達到普通混煉的目的，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備—密煉機提出了更高的要求，而轉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，實際上主要是對轉子的研究。本文就是針對短纖維—橡膠復合材料特殊的混煉要求而展開工作的。 首先，查閱了大量的國內外關于短纖維補強橡膠材料的相關文獻與專利，綜合分析了短纖維—橡膠復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子，該

3、轉子具有不同的棱頂間隙，消除了棱數增加帶來短纖維被剪斷破壞的負面影響，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”保護短纖維不被剪斷破壞的雙重性能。 其次，為了對轉子的結構及流場進行準確的分析，選擇了ADINA有限元分析軟件對轉子的結構和流場進行了模擬分析。利用Pro—Engineer，選用掃描成型法對轉子進行了實體造型。通過對轉子的結構有限元分析，準確地得出了轉子的位移、應力變化情況，改變了傳

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