耐磨橡胶板性能的研究
2013-12-6 20:16:33点击:
耐磨橡胶板性能的研究
1.性能测试
(1)力学性能:拉伸强度、撕裂强度、邵尔A型硬度测试分别按相应国家标准(GB/T 528-1998,GB/T 529-1999,GB/T 531-1999)测定。
(2)阿克隆磨耗按GB/T1689-1998测定
(3)静态压缩永久变形按GB/T1683-81测定,测试条件为100℃×22 h,压缩30%。
2 结果与讨论
2.1 NR/BR并用比对耐磨等性能的影响
NBR由于腈基的存在具有较好的耐磨性,但它在动态应力下生热大,热会加速其老化而降低使用寿命。洛阳机车厂的该磨擦板原有配方就是采用NBR,虽然阿克隆磨耗小(0.03 cm3/1.61km),但使用寿命短(机器喷不到350m3混粘土就得更换橡胶板)。所以在新配方中选用了顺丁胶。由于BR的大分子链柔顺、生热小、耐疲劳性优,而且其与炭黑结合结构具有高的热机械稳定性,从而耐磨性高。但顺丁胶的拉伸强度、撕裂强度低,加工性不好,适当并用天然胶可克服上述缺点。表1中列出了天然胶与顺丁胶不同并用比对性能的影响。可以看出,随天然胶用量增大,胶料的扯断强度和伸长率变大,磨耗性降低;综合考虑,并用比取50/50为宜。
表1 NR/BR并用比对性能的影响1)
性能指标 NR/BR
0/100 70/30 50/50 30/70
硬度(邵A) 74 75 74 74
100%定伸应力/MPa 4.5 4.1 4.0 4.2
200%定伸应力/MPa - 11.5 9.7 10.7
300%定伸应力/MPa - - 16.1 17.4
扯断强度/MPa 12.3 17.4 19.1 21.0
扯断伸长率/% 209 297 355 377
压缩水久变形(100℃×22 h)/% 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)基础配方:BR/NR 100(并用比变量),S 1.0,TT O.5,CZ1.5,防RD 1,SA 1.0,ZnO 5,HAF 60。
2.2 硫化体系的选择
普通硫化体系、半有效硫化体系和有效硫化体系对硫化胶性能的影响如表2所示。S/TT/CZ为1.0/0.5/1.5时,硫化胶的综合性能较好:压缩永久变形和耐磨性较好,强度也较大。
表2 硫化体系对硫化胶性能的影响1)
性能指标 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%定伸应力/MPa 5.1 4.1 4.0 5.1
300%定伸应力/MPa 15.3 15.7 16.1 17.4
扯断强度/MPa 16.3 20.0 19.1 19.6
扯断伸长率/% 312 386 355 335
压缩永久变形(100℃×22 h)/% 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)基础配方:BR/NR 50/50,S/TT变量,CZ 1.5,防RD 1,SA1.0,ZnO 5,HAF 60。
2.3 炭黑用量对胶料性能的影响
采用增加炭黑用量的办法可以提高胶料的硬度及耐磨性。表3列出了胶料性能随炭黑用量增加的变化情况。炭黑用量增大,扯断强度在65份时有个峰值;扯断伸长率减小;压缩永久变形、耐磨性及硬度增大。炭黑用量在65份时胶料性能满足技术条件要求,故炭黑用量定为65份。
表3 炭黑用量对性能的影响1)
性能指标 炭黑用量/份
60 65 70 80
硬度(邵A) 74 77 81 85
100%定伸应力/MPa 4.0 4.9 6.3 11.2
300%定伸应力/MPa 16.1 17.8 - -
扯断强度/MPa 19.1 21.2 19.5 16.5
扯断伸长率/% 355 328 287 223
压缩永久变形(100℃×24 h)/% 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)基础配方:BR/NR 50/50,S 1.0,TT 0.5,CZ 1.5,防RD 1,SA 1.0,ZnO 5,HAF变量。
2.4 减磨剂的用量对胶料性能的影响
减磨剂二硫化钼对胶料磨耗性能的影响如表4所示。由表4可见,随减磨剂二硫化钼的加入量增大,阿克隆磨耗并没有减小反而增大了。分析认为,可能减磨剂与NR和BR的相容性不好,界面结合不牢固,在粗糙的磨轮表面摩擦时易被磨下,所以该体系中加入二硫化钼不能改善胶料的耐磨性。
表4 二硫化钼用量对胶料性能的影响1)
性能指标 二硫化钼用量(份)
- 3 6 9
硬度(邵A) 77 77 78 78
100%定伸应力/MPa 4.9 5.1 5.3 5.6
300%定伸应力,/MPa 17.8 18.9 18.7 18.4
扯断强度/MPa 21.2 23.3 23.0 22.8
扯断伸长率/% 328 325 321 324
压缩永久变形(100℃×24 h)/% 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)基础配方:BR/NR 50/50,S 1.0,TT 0.5,CZ 1.5,防RD 1,SA 1.0,ZnO 5,HAF 65
2.5 应用试验
洛阳机车厂多种经营开发公司用笔者提供的混炼胶制备了25块摩擦板,并装车试用。实际使用中发现该配方的摩擦板明显好于原配方胶料,喷射机喷射600m3以上才需更换橡胶摩擦板,达到设计要求。
3 结论
(1)NR/BR并用比在50/50时可获得综合性能较好的胶料。
(2)二种硫化体系中S/T/CZ最佳用量为1.0/0.5/1.5。
(3)HAF最佳用量为65份。
(4)使用二硫化钼不能减小该体系的磨耗量。
1.性能测试
(1)力学性能:拉伸强度、撕裂强度、邵尔A型硬度测试分别按相应国家标准(GB/T 528-1998,GB/T 529-1999,GB/T 531-1999)测定。
(2)阿克隆磨耗按GB/T1689-1998测定
(3)静态压缩永久变形按GB/T1683-81测定,测试条件为100℃×22 h,压缩30%。
2 结果与讨论
2.1 NR/BR并用比对耐磨等性能的影响
NBR由于腈基的存在具有较好的耐磨性,但它在动态应力下生热大,热会加速其老化而降低使用寿命。洛阳机车厂的该磨擦板原有配方就是采用NBR,虽然阿克隆磨耗小(0.03 cm3/1.61km),但使用寿命短(机器喷不到350m3混粘土就得更换橡胶板)。所以在新配方中选用了顺丁胶。由于BR的大分子链柔顺、生热小、耐疲劳性优,而且其与炭黑结合结构具有高的热机械稳定性,从而耐磨性高。但顺丁胶的拉伸强度、撕裂强度低,加工性不好,适当并用天然胶可克服上述缺点。表1中列出了天然胶与顺丁胶不同并用比对性能的影响。可以看出,随天然胶用量增大,胶料的扯断强度和伸长率变大,磨耗性降低;综合考虑,并用比取50/50为宜。
表1 NR/BR并用比对性能的影响1)
性能指标 NR/BR
0/100 70/30 50/50 30/70
硬度(邵A) 74 75 74 74
100%定伸应力/MPa 4.5 4.1 4.0 4.2
200%定伸应力/MPa - 11.5 9.7 10.7
300%定伸应力/MPa - - 16.1 17.4
扯断强度/MPa 12.3 17.4 19.1 21.0
扯断伸长率/% 209 297 355 377
压缩水久变形(100℃×22 h)/% 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)基础配方:BR/NR 100(并用比变量),S 1.0,TT O.5,CZ1.5,防RD 1,SA 1.0,ZnO 5,HAF 60。
2.2 硫化体系的选择
普通硫化体系、半有效硫化体系和有效硫化体系对硫化胶性能的影响如表2所示。S/TT/CZ为1.0/0.5/1.5时,硫化胶的综合性能较好:压缩永久变形和耐磨性较好,强度也较大。
表2 硫化体系对硫化胶性能的影响1)
性能指标 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%定伸应力/MPa 5.1 4.1 4.0 5.1
300%定伸应力/MPa 15.3 15.7 16.1 17.4
扯断强度/MPa 16.3 20.0 19.1 19.6
扯断伸长率/% 312 386 355 335
压缩永久变形(100℃×22 h)/% 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)基础配方:BR/NR 50/50,S/TT变量,CZ 1.5,防RD 1,SA1.0,ZnO 5,HAF 60。
2.3 炭黑用量对胶料性能的影响
采用增加炭黑用量的办法可以提高胶料的硬度及耐磨性。表3列出了胶料性能随炭黑用量增加的变化情况。炭黑用量增大,扯断强度在65份时有个峰值;扯断伸长率减小;压缩永久变形、耐磨性及硬度增大。炭黑用量在65份时胶料性能满足技术条件要求,故炭黑用量定为65份。
表3 炭黑用量对性能的影响1)
性能指标 炭黑用量/份
60 65 70 80
硬度(邵A) 74 77 81 85
100%定伸应力/MPa 4.0 4.9 6.3 11.2
300%定伸应力/MPa 16.1 17.8 - -
扯断强度/MPa 19.1 21.2 19.5 16.5
扯断伸长率/% 355 328 287 223
压缩永久变形(100℃×24 h)/% 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)基础配方:BR/NR 50/50,S 1.0,TT 0.5,CZ 1.5,防RD 1,SA 1.0,ZnO 5,HAF变量。
2.4 减磨剂的用量对胶料性能的影响
减磨剂二硫化钼对胶料磨耗性能的影响如表4所示。由表4可见,随减磨剂二硫化钼的加入量增大,阿克隆磨耗并没有减小反而增大了。分析认为,可能减磨剂与NR和BR的相容性不好,界面结合不牢固,在粗糙的磨轮表面摩擦时易被磨下,所以该体系中加入二硫化钼不能改善胶料的耐磨性。
表4 二硫化钼用量对胶料性能的影响1)
性能指标 二硫化钼用量(份)
- 3 6 9
硬度(邵A) 77 77 78 78
100%定伸应力/MPa 4.9 5.1 5.3 5.6
300%定伸应力,/MPa 17.8 18.9 18.7 18.4
扯断强度/MPa 21.2 23.3 23.0 22.8
扯断伸长率/% 328 325 321 324
压缩永久变形(100℃×24 h)/% 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)基础配方:BR/NR 50/50,S 1.0,TT 0.5,CZ 1.5,防RD 1,SA 1.0,ZnO 5,HAF 65
2.5 应用试验
洛阳机车厂多种经营开发公司用笔者提供的混炼胶制备了25块摩擦板,并装车试用。实际使用中发现该配方的摩擦板明显好于原配方胶料,喷射机喷射600m3以上才需更换橡胶摩擦板,达到设计要求。
3 结论
(1)NR/BR并用比在50/50时可获得综合性能较好的胶料。
(2)二种硫化体系中S/T/CZ最佳用量为1.0/0.5/1.5。
(3)HAF最佳用量为65份。
(4)使用二硫化钼不能减小该体系的磨耗量。
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