短纖維-橡膠復(fù)合材料混煉機(jī)理、過(guò)程模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、短纖維增強(qiáng)材料能夠改善橡膠性能，與其它粉狀補(bǔ)強(qiáng)填料一樣，短纖維可以直接混入橡膠基體中，但由于其特殊的表面結(jié)構(gòu)，它比一般的粉體材料更加難以分散。短纖維-橡膠復(fù)合材料可以用密煉機(jī)混煉，與普通橡膠混煉相比，既要達(dá)到普通橡膠混煉的目的，又要使短纖維在彈性基體中得到均勻分散，這就給密煉機(jī)和混煉工藝提出了更高的要求。新型剪切嚙合型轉(zhuǎn)子密煉機(jī)正是針對(duì)這一需要而研制的。 本文在系統(tǒng)分析了剪切型轉(zhuǎn)子密煉機(jī)和嚙合型轉(zhuǎn)子密煉機(jī)各自混煉效果的基礎(chǔ)上，提

2、出了新型剪切嚙合型轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)思路，研制出了適合短纖維-橡膠復(fù)合材料混煉的專(zhuān)用轉(zhuǎn)子，從而開(kāi)辟了適合短纖維-橡膠復(fù)合材料新型密煉機(jī)的發(fā)展思路。 本文采用了掃描成型法對(duì)轉(zhuǎn)子的三維模型進(jìn)行造型，建立了轉(zhuǎn)子的有限元網(wǎng)格模型，對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了結(jié)構(gòu)有限元靜力分析，形成了一條全新的密煉機(jī)轉(zhuǎn)子造型、分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)的路線(xiàn)。 本文重點(diǎn)分析了剪切嚙合型轉(zhuǎn)子的混煉機(jī)理和混煉過(guò)程，并對(duì)膠料的流場(chǎng)進(jìn)行了模擬。在柱坐標(biāo)系下，建立了短纖維-橡膠復(fù)合材料在剪切

3、嚙合型轉(zhuǎn)子密煉機(jī)中運(yùn)動(dòng)的物理和數(shù)學(xué)模型。在不同的工藝條件下，對(duì)剪切型、嚙合型和剪切嚙合型轉(zhuǎn)子進(jìn)行了全鋼子午胎胎面膠混煉的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，對(duì)新設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子的性能進(jìn)行了分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本實(shí)驗(yàn)研究所取得的成果主要有： 1、剪切嚙合型轉(zhuǎn)子提高了嚙合型轉(zhuǎn)子的填充系數(shù)，降低了對(duì)上頂栓壓力的要求。因此使用剪切嚙合型轉(zhuǎn)子能夠降低密煉機(jī)對(duì)輔助設(shè)備的要求，降低混煉成本。 2、剪切嚙合型轉(zhuǎn)子密煉機(jī)傳熱效果好、排膠溫度和單位耗能比其它類(lèi)型轉(zhuǎn)子略低，更適

4、合于短纖維-橡膠復(fù)合材料等一些難分散膠料的混煉。在轉(zhuǎn)速稍低時(shí)的性能更加優(yōu)良，混煉膠綜合機(jī)械性能更高，短纖維和炭黑的分散效果更好。 3、此次轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)是成功的，這種轉(zhuǎn)子構(gòu)型可對(duì)短纖維增強(qiáng)材料實(shí)現(xiàn)較好的分散作用，為密煉機(jī)的發(fā)展以及短纖維-橡膠復(fù)合材料的應(yīng)用提供了重要的理論與實(shí)踐依掘。 理論和實(shí)驗(yàn)研究表明，該新型剪切嚙合型轉(zhuǎn)子發(fā)揮了剪切型和嚙合型轉(zhuǎn)子各自的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的分散混煉和分布混煉能力，能夠使得含短纖維膠料在密煉室內(nèi)的流