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耐磨橡膠板配方的研究

日期:2024-12-22 21:38
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摘要:

受洛陽機(jī)車廠的委托,開發(fā)TSJ-I型高效混粘土噴射機(jī)上的附件——橡膠摩擦板。噴射機(jī)工作時(shí),由于橡膠板與鋼板在風(fēng)壓(0.3MPa)的作用下做相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(滑動(dòng)),故要求橡膠板在耐磨性及強(qiáng)度等方面需滿足如下技術(shù)要求:拉伸強(qiáng)度≥20MPa,阿克隆磨耗≤0.03cm3/1.61 km,壓縮長久變形(100℃×22h,壓縮30%)≤40%,扯斷伸長率≥300%,邵A硬度75-80。橡膠摩擦板使用壽命應(yīng)保證混粘土噴射機(jī)噴射混粘土400m3以上。

 

 

    1  實(shí)驗(yàn)部分

 

    1.1  原材料

 

    NR:SCR5,云南農(nóng)墾供銷公司;BR9001:燕山牌,燕山石化公司合成橡膠廠;HAF:天津海豚炭黑廠;二硫化鉬:石家莊市試劑廠;其他助劑均為市售工業(yè)品。

 

    1.2  儀器及設(shè)備

 

   冷輥開煉機(jī):S(X)K-160A型,廣東湛江橡塑機(jī)械制造廠;25t平板硫化機(jī):上海橡膠機(jī)械制造廠;電子拉力實(shí)驗(yàn)機(jī):DXLL10000型,上?;ぱb備有限公司;XY-1橡膠硬度計(jì):上?;C(jī)械四廠;阿克隆磨耗實(shí)驗(yàn)機(jī):MH-74型,長沙儀表機(jī)床廠。

 

    1.3  性能測試

 

   (1)力學(xué)性能:拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、邵爾A型硬度測試分別按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 528-1998,GB/T529-1999,GB/T 531-1999)測定。

 

   (2)阿克隆磨耗按GB/T1689-1998測定

 

   (3)靜態(tài)壓縮長久變形按GB/T1683-81測定,測試條件為100℃×22 h,壓縮30%。

 

    2  結(jié)果與討論

 

    2.1  NR/BR并用比對耐磨等性能的影響

 

   NBR由于腈基的存在具有較好的耐磨性,但它在動(dòng)態(tài)應(yīng)力下生熱大,熱會加速其老化而降低使用壽命。洛陽機(jī)車廠的該磨擦板原有配方就是采用NBR,雖然阿克隆磨耗小(0.03cm3/1.61km),但使用壽命短(機(jī)器噴不到350m3混粘土就得更換橡膠板)。所以在新配方中選用了順丁膠。由于BR的大分子鏈柔順、生熱小、耐疲勞性優(yōu),而且其與炭黑結(jié)合結(jié)構(gòu)具有高的熱機(jī)械穩(wěn)定性,從而耐磨性高。但順丁膠的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度低,加工性不好,適當(dāng)并用天然膠可克服上述缺點(diǎn)。表1中列出了天然膠與順丁膠不同并用比對性能的影響??梢钥闯?,隨天然膠用量增大,膠料的扯斷強(qiáng)度和伸長率變大,磨耗性降低;綜合考慮,并用比取50/50為宜。

 

    表1 NR/BR并用比對性能的影響1)

 

性能指標(biāo)

 

 

NR/BR

 

 

0/100

 

 

70/30

 

 

50/50

 

 

30/70

 

 

硬度(邵A)

 

 

74

 

 

75

 

 

74

 

 

74

 

 

100%定伸應(yīng)力/MPa

 

 

4.5

 

 

4.1

 

 

4.0

 

 

4.2

 

 

200%定伸應(yīng)力/MPa

 

 

-

 

 

11.5

 

 

9.7

 

 

10.7

 

 

300%定伸應(yīng)力/MPa

 

 

-

 

 

-

 

 

16.1

 

 

17.4

 

 

扯斷強(qiáng)度/MPa

 

 

12.3

 

 

17.4

 

 

19.1

 

 

21.0

 

 

扯斷伸長率/%

 

 

209

 

 

297

 

 

355

 

 

377

 

 

壓縮水久變形(100℃×22h)/%

 

 

26.1

 

 

29.0

 

 

32.9

 

 

34.4

 

 

阿克隆磨耗/[cm3·(1.61 km)-1]

 

 

0.0022

 

 

0.0122

 

 

0.0355

 

 

0.0724

 

 



    1)基礎(chǔ)配方:BR/NR100(并用比變量),S 1.0,TT O.5,CZ1.5,防RD 1,SA 1.0,ZnO 5,HAF 60。

 

    2.2  硫化體系的選擇

 

   普通硫化體系、半有效硫化體系和有效硫化體系對硫化膠性能的影響如表2所示。S/TT/CZ為1.0/0.5/1.5時(shí),硫化膠的綜合性能較好:壓縮長久變形和耐磨性較好,強(qiáng)度也較大。

 

    表2  硫化體系對硫化膠性能的影響1)

 

性能指標(biāo)

 

 

S/TT

 

 

0.5/1.5

 

 

0.8/0.6

 

 

1.0/0.5

 

 

1.5/0.2

 

 

硬度(邵A)

 

 

74

 

 

73

 

 

74

 

 

75

 

 

100%定伸應(yīng)力/MPa

 

 

5.1

 

 

4.1

 

 

4.0

 

 

5.1

 

 

300%定伸應(yīng)力/MPa

 

 

15.3

 

 

15.7

 

 

16.1

 

 

17.4

 

 

扯斷強(qiáng)度/MPa

 

 

16.3

 

 

20.0

 

 

19.1

 

 

19.6

 

 

扯斷伸長率/%

 

 

312

 

 

386

 

 

355

 

 

335

 

 

壓縮長久變形(100℃×22h)/%

 

 

19.0

 

 

29.3

 

 

32.94

 

 

42.2

 

 

阿克隆磨耗/[cm3·(1.61 km)-1]

 

 

0.0447

 

 

0.0487

 

 

0.0355

 

 

0.0357

 

 



    1)基礎(chǔ)配方:BR/NR50/50,S/TT變量,CZ 1.5,防RD 1,SA1.0,ZnO 5,HAF 60。

 

    2.3  炭黑用量對膠料性能的影響

 

   采用增加炭黑用量的辦法可以提高膠料的硬度及耐磨性。表3列出了膠料性能隨炭黑用量增加的變化情況。炭黑用量增大,扯斷強(qiáng)度在65份時(shí)有個(gè)峰值;扯斷伸長率減?。粔嚎s長久變形、耐磨性及硬度增大。炭黑用量在65份時(shí)膠料性能滿足技術(shù)條件要求,故炭黑用量定為65份。

 

    表3  炭黑用量對性能的影響1)

 

性能指標(biāo)

 

 

炭黑用量/份

 

 

60

 

 

65

 

 

70

 

 

80

 

 

硬度(邵A)

 

 

74

 

 

77

 

 

81

 

 

85

 

 

100%定伸應(yīng)力/MPa

 

 

4.0

 

 

4.9

 

 

6.3

 

 

11.2

 

 

300%定伸應(yīng)力/MPa

 

 

16.1

 

 

17.8

 

 

-

 

 

-

 

 

扯斷強(qiáng)度/MPa

 

 

19.1

 

 

21.2

 

 

19.5

 

 

16.5

 

 

扯斷伸長率/%

 

 

355

 

 

328

 

 

287

 

 

223

 

 

壓縮長久變形(100℃×24h)/%

 

 

32.9

 

 

35.0

 

 

38.9

 

 

40.4

 

 

阿克隆磨耗/[cm3·(1.61 km)-1]

 

 

0.0355

 

 

0.0286

 

 

0.0234

 

 

0.0086

 

 



    1)基礎(chǔ)配方:BR/NR 50/50,S1.0,TT 0.5,CZ 1.5,防RD 1,SA 1.0,ZnO 5,HAF變量。

 

    2.4  減磨劑的用量對膠料性能的影響

 

   減磨劑二硫化鉬對膠料磨耗性能的影響如表4所示。由表4可見,隨減磨劑二硫化鉬的加入量增大,阿克隆磨耗并沒有減小反而增大了。分析認(rèn)為,可能減磨劑與NR和BR的相容性不好,界面結(jié)合不牢固,在粗糙的磨輪表面摩擦?xí)r易被磨下,所以該體系中加入二硫化鉬不能改善膠料的耐磨性。

 

    表4 二硫化鉬用量對膠料性能的影響1)

 

性能指標(biāo)

 

 

二硫化鉬用量(份)

 

 

-

 

 

3

 

 

6

 

 

9

 

 

硬度(邵A)

 

 

77

 

 

77

 

 

78

 

 

78

 

 

100%定伸應(yīng)力/MPa

 

 

4.9

 

 

5.1

 

 

5.3

 

 

5.6

 

 

300%定伸應(yīng)力,/MPa

 

 

17.8

 

 

18.9

 

 

18.7

 

 

18.4

 

 

扯斷強(qiáng)度/MPa

 

 

21.2

 

 

23.3

 

 

23.0

 

 

22.8

 

 

扯斷伸長率/%

 

 

328

 

 

325

 

 

321

 

 

324

 

 

壓縮長久變形(100℃×24h)/%

 

 

0.0286

 

 

0.0457

 

 

0.0644

 

 

0.0881

 

 

阿克隆磨耗/[cm3·(1.61 km)-1]

 

 

35.0

 

 

38.6

 

 

39.1

 

 

39.0

 

 



    1)基礎(chǔ)配方:BR/NR 50/50,S1.0,TT 0.5,CZ 1.5,防RD 1,SA 1.0,ZnO 5,HAF 65

 

    2.5  應(yīng)用試驗(yàn)

 

   洛陽機(jī)車廠多種經(jīng)營開發(fā)公司用筆者提供的混煉膠制備了25塊摩擦板,并裝車試用。實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)該配方的摩擦板明顯好于原配方膠料,噴射機(jī)噴射600m3以上才需更換橡膠摩擦板,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

 

    3  結(jié)論

 

   (1)NR/BR并用比在50/50時(shí)可獲得綜合性能較好的膠料。

 

   (2)二種硫化體系中S/T/CZ*佳用量為1.0/0.5/1.5。

 

   (3)HAF*佳用量為65份。

 

   (4)使用二硫化鉬不能減小該體系的磨耗量。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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