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四种箱包轮子硫化体系的性能特点

发布时间:2015-11-29 19:20:46  浏览:

我们前面为大家介绍了检验箱包轮子耐磨性能需要的检测设备,最主要的设备为箱包轮子耐磨试验机,箱包轮子耐磨试验机用于小型轮子的耐磨试验,如旅行箱,箱包的轮子。可测得轮子材料的耐磨性及整体结构有无磨损及变形,试验的结果可供作改进的参考。

这里为大家分析一下四种箱包轮子硫化体系的性能特点:

 箱包轮子耐磨试验机

四种硫化体系的配方见表1:

 四种硫化体系

1、硫化特性对比分析

从表 2 中我们可以看出四种硫化体系下的焦烧时间 ts1差别不大都在 3 min 左右,这主要由于促进剂为次磺酰胺类,焦烧安全性好。但是工艺正硫化时间tc90差别较大,这主要由于促进剂与硫磺的比例不同,使得交联效率不同造成的。MH-ML表示交联程度的大小,可以看出,半有效硫磺硫化体系的交联程度最高,硫磺、促进剂的利用率也就最高。最小扭矩变化不大,这说明四种硫化体系对天然橡胶的初始黏度影响不大。

 四种箱包轮子硫化体系的性能特点2

2、  力学性能的对比分析

由表 3 可以看出,四个硫化体系下材料的交联点间分子量的大小顺序为 :EC<EV<SEV<CV,也就是说交联密度的大小顺序为:CV<SEV<EV<EC。拉伸强度的大小与交联密度的大小关系 :随着交联密度的增大,拉伸强度先增大后减小,半有效硫化体系的拉伸强度最大。300% 定伸应力和硬度都是随着交联密度的增加而下降,有效硫化体系的值最大。断裂伸长率的变化开始时,随交联密度的增加而下降,但平衡硫化体系的断裂伸长率没有因交联密度的增加而下降,这主要是由于其中的部分多硫键的断裂与重组增加断裂伸长率起到的作用超过了交联密度的影响。回弹性与交联密度基本呈先增大后下降的趋势,天然橡胶具有弹性好和拉伸结晶的特点,而结晶又使橡胶的弹性网络更加完善使天然橡胶有良好的回弹性。

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同时,适当的的交联具有阻碍天然橡胶中裂纹扩展的能力,炭黑在天然橡胶中分散均匀,不易形成应力集中点,从而提高了复合材料的撕裂性能。

从上述四个力学性能对比柱状图中不难看出,所有的力学性能对比柱状图具有同样的趋势,即 SEV 拉伸强度、撕裂强度和回弹性都是最好的。因此可以认为四种硫化体系中 SEV 的力学性能最好。

从图 1 中我们可以看出 SEV 的磨耗体积最小为164.1  mm3,EV 的磨耗体积最大为 227.1 mm3。最小磨耗体积比最大磨耗体积要低 38.39%。

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分析原因,首先是炭黑等无机填料的加入,可以显著提高天然橡胶的密度和硬度,降低了复合材料的摩擦系数,降低了发生黏着摩擦的程度。从图中可以看出:对于不同的硫化体系,DIN 磨耗体积不同。这与炭黑与天然橡胶之间的相容性以及各硫化体系形成的交联密度有关。对于 CV 交联结构 70% 以上是 —Sx—,使得硫化胶强度高,动态疲劳性好,但耐热、耐老化性差,易返原。EV 交联结构 90% 以上是 —S— 和—S2—,硫化胶耐热、耐老化性好,返原轻,但强度较低,动态疲劳性较差。SEV 交联结构 —Sx—、—S—、—S2—,硫化胶耐热、耐老化中等,强度较高,动态疲劳性较好,返原较轻。EC 交联结构 —S1—、—S2—,硫化胶高强度、高抗撕性、耐热、耐老化、抗硫化返原、低生热、耐动态疲劳。不同硫化体系 S 的成键方式决定了交联密度,进而影响了 DIN磨耗体积。

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对比 DIN 磨耗体积柱状图和力学性能柱状图,发现 DIN 磨耗体积和力学性能成正相关关系。综上,得知 SEV 的综合性能最好。

3、  促进剂种类对性能的影响(SEV)

 四种箱包轮子硫化体系的性能特点6

从表 5 中的数据可以明显的看到四种配方的焦烧时间(ts1)差别不大都在 3 min 左右,A1 的焦烧时间最短为 3 min,主要原因是配方中采用的是次磺酰胺类促进剂为主促进剂,它具有迟效性,能延迟硫化,焦烧时间长。tc90 也几乎相等,因为四个配方同属于半有效硫化体系,促进剂与硫磺的比例几乎一样,硫化速度也变化不大。Das 等人认为最大扭矩(MH)是填料粒子对橡胶基体的补强作用以及橡胶分子链之间交联密度等的综合结果。由表 5 可以看出 A1、A2 的最大扭矩(MH)较大,这说明配方 A1、A2 的交联密度相对较大。

4、  力学性能分析

箱包轮子的回弹性即冲击弹性是表征橡胶在受力变形时可恢复的弹性形变大小。从表 6 中可看出四种配方的回弹性都在50 左右,最大的 52,最小的 50,可认为其回弹性基本相等。

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从表 6 可以看出,配方 A3 的拉伸强度和撕裂强度最大,这说明配方 A3 中炭黑更加均匀的分散在箱包轮子基体中,并且增加箱包轮子分子链与炭黑之间的相容性,使二者间的结合能力增强。箱包轮子分子链受到炭黑的限制,链段运动能力降低,  再加上 NR 在拉伸过程中产生结晶的双重作用使复合材料的拉伸强度和撕裂强度明显提高。

A2 的 300% 定伸强度最大,但是断裂伸长率最小。这是因为炭黑与橡胶分子间有良好的相容性,从而形成一定的交联网络结构,降低箱包轮子复合材料的变形能力。另外,由于填料炭黑的含量很大,对分子链的运动具有一定的束缚和阻碍作用,提高了天然橡胶抗拉伸的能力,因而 A2 配方中复合材料的定伸强度最大而断裂伸长率最小。

5、  耐磨性能对比分析

半有效硫化体系中不同配方的磨耗体积对比如图 2 所 示,从 图 中 我 们 看 到 A3 的磨 耗 体 积 明 显 小于其他三个配方的磨耗体积。A2 的磨耗体积最大为 200.7 cm3,A3 为 0.164 1 cm3,A3 比 A2 的磨耗体积降低了 18.23%。A3 磨耗体积较小的原因,一是炭黑与天然橡胶具有良好的相容性,提高了箱包轮子复合材料的拉伸强度和撕裂强度,降低了分子链的活动能力和裂纹的扩张能力,提高了其抗破坏能力。二是,配方A3 中 NS 和 DTDM 的加入,有利于提高复合材料的模量和强度,从而提高了材料的硬度,减弱了发生粘附摩擦的趋势,从而提高了复合材料的耐磨性能。 A5与 A3 相比,磨耗体积更小,则证明了,促进剂 NS 比CZ 更耐磨,主要是由于 NS 的模量较高。

四种箱包轮子硫化体系的性能特点8

箱包轮子的磨耗是一个非常复杂的过程,它不仅受到填料和原材料性能的影响,而且受到磨耗过程中热积累等一系列因素的影响。材料耐磨性的提高与材料的强度和填料的分散性密切相关。

综合上述硫化特性、力学强度和耐磨性能的分析,不难看出在半有效硫化体系中,配方 A5 的箱包轮子具有最好的磨耗性能。

 

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