高性能硫化胶耐切割行为研究

The cut resistance performance deficiency of tire tread material has been the main reason of premature failure of engineering tire. The mechanism of crack initiation and propagation in cutting damage is important for studying dynamic cut-resistance behaviour of vulcanizate, but it is not touched so far. The effect of rubber matrix, interface structure of rubber blend, dispersion of filler and the interaction between filler and rubber matrix on cutting resistance behaviour of vulcanizate will be studied in this item. By analyzing tensile properties and fracture surface morphology of vulcanizate sample with pre-cutting damage, the relationship between dynamic cutting damage degree and tensile properties and fracture morphology characteristics is established, the microstructure evolution mechanism in dynamic cutting damage process is lucubrated, the physical model about the microstructure evolution in the process of vulcanizate resisting cutting damage is established. The inherent relationship among microstructure evolution and crack initiation and propagation of vulcanizate in dynamic cutting process is revealed. The investigations are expected to give rise to new knowledge about cut resistance behaviour of vulcanizate, and to be helpful for understanding dynamic cut resistance behaviour of vulcanizate both experimentally and theoretically. It can provide solid theory foundation for researching and developing cut resistance engineering tire tread with high performance.

轮胎胎面材料耐切割性能不足，已成为工程轮胎过早失效的主要原因。切割破坏的裂纹萌生与扩展机制是研究硫化胶动态耐切割行为的重要窗口，但关于其机制目前尚无深入研究。本项目拟研究硫化胶中橡胶基体及并用胶界面结构、填料的分散性、填料与橡胶基体的相互作用等对硫化胶耐切割行为的影响机制；通过对动态预切割硫化胶样条进行拉伸测试及断口形貌分析，建立硫化胶动态切割损伤程度与拉伸强度及断面形貌特征的关联性，从而深入研究硫化胶动态切割破坏过程中的微观结构演化机制，并建立硫化胶抵抗动态切割破坏过程微观结构变化的物理模型；揭示硫化胶动态切割破坏过程中微观结构的演化与裂纹萌生及裂纹扩展的内在关系。研究结果将获得硫化胶耐切割行为的新知识，有助于从实验和理论上阐明硫化胶的动态耐切割行为，为研发耐切割的高性能工程轮胎胎面材料提供坚实的理论依据。

调查显示，胎面材料耐切割性能不足已成为工程轮胎过早失效的主要原因。而实验室研发遴选出的胎面材料性能与实际应用差距较大，耐切割行为的基础理论研究工作已跟不上轮胎工业的发展，胎面胶耐切割机理的基础理论研究迫在眉睫。.本项目研究填料改性、填料互配、填料分散性、并用胶界面结构设计等对橡胶复合材料硫化性能、力学性能及耐切割性能的影响机制。研究功能复合填料设计制备及其对橡胶复合材料耐切割性能的影响规律。设计可控切割破坏和后续拉伸测试相结合的方法，结合断面微观形貌分析，运用动态切割损伤程度与拉伸性能的关联性，深入研究硫化胶切割破坏过程伴随的微观结构演化机制，为制备高性能耐切割橡胶复合材料提供理论指导。.紫外辐照与偶联剂对芳纶纤维的协同改性明显提高硫化橡胶的力学性能和耐切割性能。AMI-SiO2/NR复合材料综合性能明显提高。双偶联剂改性的MGO/SiO2可以形成片球三维结构，MGO/SiO2/NR复合材料的耐切割性能提高了43%。以KH550为桥梁，通过氨基与羧基反应将3,5-二叔丁基-4-羟基苯乙酸接枝到白炭黑表面，同时提高了SiO2在NR中的分散性及复合材料防老功能。 .在多孔二氧化硅上生长的花瓣状ZnO纳米束，橡胶复材硫化时间减少61.2％，且明显抑制了SiO2和纳米ZnO的团聚，提高橡胶复合材料的耐切割性能。利用聚丙烯酸中羧基的桥连作用制备AF@SiO2。AF@SiO2/天然橡胶复合材料耐切割性能提高约50%。改性氧化石墨烯/纳米金刚石/纳米氧化锌功能杂化填料，可减少氧化锌用量，提高复合材料耐切割性能。.基于RCC-Ⅰ型动态耐切割试验机设计新型耐切割性能表征方法。新方法显示，切割时间仅为1min时，橡胶复合材料即产生剧烈拉伸强度损失，最大达90.28%，而传统测试方法的耐切割评判时间通常为8-20min。填料维度对橡胶复合材料耐切割性能影响十分明显。.该项目为耐切割硫化胶的制备提供良好的理论基础和测试分析方法。