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改性橡胶对尼龙短纤维增强橡胶复合材料性能影响的研究

刘洪涛  
【摘要】: 在导师周彦豪教授及其研究生们前期研究工作的基础上,比较系统地总结和研究了提高短纤维增强橡胶复合材料(SFRC)综合性能的方法。重点研究了环氧化天然橡胶(ENR-50)、甲基丙烯酸甲酯接枝天然橡胶(MG49)、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐(EPDM-g-MAH)及顺酐化天然橡胶(NR-g-MAH)等改性橡胶对SFRC性能的影响。主要的具体工作包括:第一,采用小型密炼机自制改性橡胶NR-g-MAH;第二,分别制作以ENR-50、MG49、EPDM-g-MAH和NR-g-MAH为增容剂时的天然橡胶(NR)/丁苯橡胶(SBR)/尼龙66短纤维复合材料硫化胶试片,并进行相关性能测试(包括Shore A硬度、定伸应力、拉伸强度、扯断伸长率和撕裂强度等基本力学性能以及动态力学性能、SEM观察和Akron磨耗等);第三,将测试数据用制图软件转换成直观图表,通过比较分析总结出优选配方,就试验结果作出理论推断和阐释后,有理有据地提出改善SFRC综合性能的合理化建议和方法。 研究结果表明,在有适当短纤维配合的前提下,改性橡胶对提高SFRC特定单项性能有各自独特贡献。在NK002-64标准中载重轮胎胎面胶配方基础上,加入20phr EPDM-g-MAH、10 phr未处理尼龙66短纤维时胶料硬度最大;只加20phr ENR-50时拉伸强度最高;加20phr NR-g-MAH、10 phr DN66-1预处理尼龙66短纤维时定伸应力最高;只加10 phr MG49时扯断伸长率最高;而加10 phrEPDM-g-MAH、10 phrDN66-1预处理尼龙66短纤维时撕裂强度最高。另外,改性橡胶参与配方后,复合材料tan δ值均有所降低,从动态力学性能DMA谱图来看,用作轮胎胎面胶的胶料滚动损失和抗湿滑性得到了较好的平衡。如何有效地整合各改性橡胶对提高SFRC性能的功效将是下一步十分有意义的工作。


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