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登錄熱塑性動態(tài)硫化橡膠
關(guān)注創(chuàng)建者:高分 創(chuàng)建時間:2023-01-11

熱塑性動態(tài)硫化橡膠的實例教程
前言
熱塑性動態(tài)硫化橡膠(TPV)是一種具有獨特結(jié)構(gòu)組成的高性能彈性體,兼具傳統(tǒng)彈性體優(yōu)異的回彈性和熱塑性塑料的易回收性,廣泛應(yīng)用于汽車配件、電子電器、醫(yī)藥及建筑等領(lǐng)域。TPV是橡膠和樹脂在熔融共混時,橡膠相被硫化破碎為島相分散在連續(xù)相(樹脂)中而形成的。
TPV的類型
通用型TPV
最早選用EPDM和PP作為基材而成功制備出TPV,并將其實現(xiàn)工業(yè)化。隨后Manleh等制備出塑料基材為PP、橡膠基材為天然橡膠(NR)的熱塑性彈性體。對于硫化劑的探索和試驗,最早以過氧化物代替?zhèn)鹘y(tǒng)硫化體系成功制備出聚烯烴彈性體(POE)/PP TPV,之后,研究者們又對TPV進(jìn)行了定量分析,研究結(jié)果表明,過氧化物交聯(lián)劑種類和用量會對TPV的性能(主要為力學(xué)性能)產(chǎn)生影響,這使得TPV形成了十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)捏w系,為此后TPV更進(jìn)一步的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
展開 橡膠與熱塑性彈性體有什么區(qū)別?
橡膠(Rubber),分天然橡膠及合成橡膠。熱塑性彈性體(TPE)中含有兩相結(jié)構(gòu),一是玻璃化溫度Tg高于常溫的固態(tài)分散相,再就是玻璃化溫度Tg低于常溫的連續(xù)橡膠相。TPE常溫下因橡膠相處于溫度Tg到Tf之間,為高彈態(tài),固態(tài)分子相處于硬性玻璃態(tài),起到防止高彈態(tài)相流動的作用,保證TPE常溫下的使用性能。當(dāng)加熱到溫度高于固態(tài)硬相的Tg,固態(tài)相開始軟化,達(dá)到粘流溫度Tf時,TPE完全流動。固態(tài)相的Tf也就是TPE的最低注塑加工溫度。
未硫化的橡膠中則只有高彈態(tài)橡膠相,處于無定形態(tài),不具有使用性能。橡膠分子中加入硫化劑,促進(jìn)劑及其他助劑,在一定時間、溫度、壓力(稱為硫化三要素)進(jìn)行硫化,形成交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種三維結(jié)構(gòu)結(jié)束了橡膠的無定形流動態(tài),賦予橡膠很高的耐磨性,彈性模量及其他綜合優(yōu)異性能。橡膠的這種三維結(jié)構(gòu)屬于分子化學(xué)交聯(lián),溫度無法破壞這種交聯(lián),因而橡膠不易再加工及回收。而彈性體為玻璃態(tài)的硬相和高彈態(tài)的橡膠相在常溫下形成的物理三維結(jié)構(gòu),通過提高溫度可以破壞這種結(jié)構(gòu),因而,熱塑性彈性體可以反復(fù)使用加工,回收容易。
簡單來說,熱塑性彈性體是加熱成型的,用注塑機,擠出機,吹塑機都可以生產(chǎn)一些產(chǎn)品!具有水口可100%回收利用和部分傳統(tǒng)橡膠的功能!但是一些機械性能和抗老化遠(yuǎn)不及橡膠,例如汽車輪胎,熱塑性彈性體就做不了,只能天然橡膠才能做!熱塑性彈性體可與PP,PC,ABS,PS,PE,PA等硬膠相粘,一般用部分汽車配件,生活用品,體育用品,兒童玩具及廚房用品等方面,并且常見的牙刷手柄上的軟膠就是熱塑性彈性體(TPE)。
傳統(tǒng)橡膠用途非常廣泛,它的特點就是具有很強的抗老化能力,有好的回彈性,但是材料成型以后不能重復(fù)利用,并且不能像熱塑性彈性體一樣與硬膠相粘!
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第二,溫度對織構(gòu)演化的影響并不顯著,因此在未發(fā)生明顯動態(tài)回復(fù)或再結(jié)晶之前,室溫織構(gòu)演化規(guī)律可近似用于高溫模擬。第三,熱軟化函數(shù)中指數(shù)參數(shù)取 4 時,能夠較好描述 AA5754 的溫度軟化行為。第四,溫度相關(guān)彈性常數(shù)雖然在大塑性應(yīng)變階段影響有限,但會明顯影響彈性加載、初始屈服和回彈相關(guān)問題。
這一"粘度懲罰"相較于高達(dá)20%~25%的導(dǎo)熱增幅,在熱管理系統(tǒng)功耗核算中幾乎可以忽略不計。
在實際運行的電池包中,電芯表面溫度會動態(tài)變化。冷卻液在不同溫度域下的流變動力學(xué)響應(yīng),關(guān)乎其消除"局部熱點"的能力。
三、結(jié)構(gòu)設(shè)計:應(yīng)對熱應(yīng)力與動態(tài)難題
高溫不僅影響材料性能,還會引發(fā)熱膨脹、熱循環(huán)疲勞等問題,諾冠在高溫提升閥設(shè)計中融入多項創(chuàng)新:
熱補償結(jié)構(gòu):采用延長閥蓋、彈性加載閥座等設(shè)計,吸收熱變形,避免密封面脫開。
優(yōu)化流道:減少湍流與局部過熱,提升響應(yīng)速度與使用壽命。
模塊化設(shè)計:支持板式、管式、集裝式安裝,便于維護(hù)與更換,符合ISO15407-1等國際標(biāo)準(zhǔn)。
同時,由E-rubber作為主要起草單位之一的國家標(biāo)準(zhǔn)《硫化橡膠或熱塑性橡膠 等雙軸拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》正處于關(guān)鍵的征求意見與全國多地試驗室的對標(biāo)驗證階段。
那么,一項為解決實際工程難題而誕生的技術(shù)方法,是怎樣從企業(yè)的試驗室走出來,最終成為整個行業(yè)都能參考和使用的公共標(biāo)準(zhǔn)的?
我們最初
要解決什么問題?
在真實的工程應(yīng)用中,橡膠部件的力學(xué)性能并非一成不變。它會隨著加載頻率、應(yīng)變幅度、溫度和時間而發(fā)生顯著變化——這種依賴時間與溫度的特性,被稱為粘彈性。準(zhǔn)確表征材料的粘彈性,是預(yù)測產(chǎn)品動態(tài)性能、粘滯生熱行為與長期可靠性的核心前提。
核心測試
動態(tài)彈性模量/損耗因子測試、蠕變/應(yīng)力松弛測試、粘彈性疲勞測試、粘滯生熱與熱傳導(dǎo)性能測試。
工程價值
獲取用于瞬態(tài)熱-力耦合仿真所需的粘彈性參數(shù)與熱物理參數(shù),精確預(yù)測產(chǎn)品的動態(tài)剛度、生熱及在長期載荷下的松弛或蠕變行為。
計算得到的BGA在溫循過程中的動態(tài)變形結(jié)果如下圖所示(Z向變形放大系數(shù)10)。可以看到焊球在溫循過程中受到循環(huán)往復(fù)的熱應(yīng)力,并且邊緣焊球受到的拉扯更明顯。
應(yīng)力–應(yīng)變場的協(xié)同變化表明柱窩區(qū)域是結(jié)構(gòu)的主要受力節(jié)點,但其變形仍處于彈性范圍內(nèi),未出現(xiàn)塑性擴展跡象。</p><p>總體而言,該設(shè)計方案在強度、剛度及安全性方面均表現(xiàn)良好,關(guān)鍵受力部位具有明確的安全裕度,結(jié)構(gòu)在所有工況下均滿足工程應(yīng)用要求。后續(xù)若需進(jìn)一步提升疲勞壽命或改善局部應(yīng)力集中,可在柱窩過渡區(qū)域進(jìn)行幾何優(yōu)化或局部加強,但從靜強度角度看,當(dāng)前設(shè)計已具備充分的可靠性。
二、尖端密封技術(shù):杜絕低溫泄漏
密封失效是低溫閥門最常見的故障點,普通橡膠密封圈在低溫下會硬化收縮,失去彈性,從而引發(fā)介質(zhì)泄漏,諾冠采用了專為極寒環(huán)境設(shè)計的特種聚合物密封件(如改性PTFE或全氟醚橡膠Kalrez?等),這些材料在液氮溫度下依然能保持良好的回彈性和密封性能,配合諾冠獨有的零泄漏結(jié)構(gòu)設(shè)計,即使在高壓氣體或低溫液體的雙重考驗下,也能實現(xiàn)氣泡級密封,保障系統(tǒng)安全與環(huán)保合規(guī)。
承載需求:根據(jù)被測電機的比較大重量、動態(tài)載荷及受力點,確定底座的尺寸、厚度和加強筋結(jié)構(gòu)。
接口兼容性:明確T型槽的規(guī)格(槽寬、槽距)、螺紋孔的位置和尺寸,確保與現(xiàn)有工裝夾具匹配。