不同硫化工艺条件对航空胎用天然橡胶性能的影响

【类型】学位论文

【作者】刘宇鹏 

【关键词】 航空轮胎 天然橡胶 力学性能 工艺优化 硫化机理

【摘要】航空轮胎橡胶材料的物理性能及耐老化性严重影响航空轮胎的质量和寿命,而航空轮胎橡胶材料的物理性能又决定于橡胶的硫化工艺条件。一直以来航空轮胎橡胶材料硫化工艺条件的确定都是为了使轮胎达到特定的性能以满足使用需求,而在设定工艺条件的过程中,都仅是为了让轮胎达到特定的性能即可,并没有考虑什么条件是最优的。本文对不同工艺下硫化胶进行力学性能的测试与分析比较,发现各项力学性能随硫化温度的增加均表现出先升高后降低的趋势;随着压力的增加,橡胶的各项力学性能均呈增高趋势;在研究硫化时间对橡胶性能的影响情况时发现正硫化阶段的橡胶各项力学性能达到最优,最终确定最佳的硫化工艺条件为:148℃、3MPa硫化至T96硫化程度。在最佳硫化工艺下硫化的橡胶件具有较好的性能,具有较强的耐老化性,可以更长时间的使用,采用最优硫化工艺条件来进行航空轮胎整胎的硫化,将会得到性能优良的轮胎产品,并且在硫化过程中能够节约能源,节省时间。本文还应用热重实验和热机械实验分析了硫化橡胶试件的热机械性能,采用了扫描电子显微镜观察了硫化橡胶试件的表面形貌,并且采用X射线光电子能谱分析和固体核磁共振分析等材料分析手段研究了橡胶材料硫化过程中元素与化学结构的变化,发现随着硫化反应的进行,航空轮胎橡胶材料中的不饱和碳与硫化剂进行反应,形成C-S交联键,使材料的不饱和度降低,交联密度增加。通过综合分析,揭示了轮胎橡胶材料的硫化机理,从深层次上给出了橡胶硫化试件物理性能变化的微观解释。本文通过实验研究了航空轮胎橡胶材料的力学性能变化规律,获得了航空轮胎橡胶的最佳硫化工艺条件,揭示了轮胎材料在硫化过程中的硫化机理,给出了力学性能变化的微观化学解释,为进一步研究轮胎橡胶材料的硫化工艺和硫化机理奠定了基础。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】哈尔滨工业大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】刘宇艳

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