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轮胎硫化过程数值分析及试验研究

张建 , 王国林 , 唐文献 , 王小娟

材料科学与工艺

为研究轮胎硫化特性,对其硫化过程进行了数值模拟.提出采用混合定律模型模拟橡胶-帘线复合材料的导热系数、比热容和密度的变化,分别采用三维热参数模型、混合动力模型和无量纲参数公式描述橡胶的热物性参数、硫化动力学特性和焦烧特性,运用ABAQUS软件对某子午线轮胎的硫化数值过程进行数值分析和试验研究.结果表明:数值结果与试验结果具有良好的一致性,最难硫化的部位在胎肩N600处;当胶囊厚度减小50%时,N600的焦烧时间缩短5.98%,工程正硫化时间降低了11.84%;当初始预热温度增加66%时,N600的焦烧时间缩短27.05%,此处的最高温度和工程正硫化时间变化不大;当蒸汽平均温度提高5%时,N600的工程正硫化时间降低9.29%,此处的焦烧时间和最高温度变化不大.

关键词: 轮胎 , 硫化 , 数值分析 , 热物性参数 , 硫化动力学 , 硫化程度 , 工程正硫化时间

肼单体对聚氨酯-聚丙烯酸酯乳胶膜固化动力学及降解动力学的影响

王海花 , 侯婧莉 , 费贵强 , 姜春阳

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.15.011

采用原位乳液聚合法制备水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液(PUA),以甲基丙烯酸乙酰氧基(AAEM)为酮单体,己二酰肼、碳酸二酰肼、草酸二酰肼、丁二酸二酰肼为肼单体对其进行交联改性,得到不同酮肼交联型的 PUA 乳液.通过非等温差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TGA)研究了不同肼单体对聚氨酯-丙烯酸酯胶膜的固化动力学及降解动力学的影响,采用T ~β外推法确定了固化工艺温度,根据 Kissinger-Ozawa 和 Crane 方程计算出不同 PUA 乳胶膜的固化反应表观活化能,反应级数和频率因子,并采用 Kis-singer 法对乳胶膜的热降解动力学进行了分析.结果表明4种肼单体所制的 PUA 乳胶膜中,选取草酸二酰肼所制的乳胶膜的固化反应表观活化能最高,为3.153 kJ/mol,反应级数为1.148,碰撞因子为57.943,而选取碳酸二酰肼制备的乳胶膜的固化反应表观活化能最低,为1.639 kJ/mol,反应级数为1.317,碰撞因子为1.917;选取碳酸二酰肼制备的乳胶膜的热稳定性最佳,而选取己二酰肼制备的乳胶膜的热稳定性最差.

关键词: 聚氨酯-丙烯酸酯 , 肼单体 , 酮肼交联 , 固化动力学 , 降解动力学

改性氰酸酯树脂体系的固化动力学

田建军 , 张学军 , 田艳红 , 张莎

高分子材料科学与工程

采用非等温差示扫描量热法(DSC)对N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺(HPM)改性氰酸酯树脂体系的固化动力学进行了研究。分别利用无模板法中的Ozawa-Flynn-Wall法和Friedman法求得了表观活化能。根据Malek法,两参数Sestak-Berggren模型能够较好地描述固化反应机理函数,并求得了表观指前因子。其固化动力学模型为dα/dt=3.196×108exp(-85797.5/RT)α^0.033(1-α)^1.0747。结果表明,模型曲线和实验曲线基本吻合,但随着升温速率的提高,模型曲线开始偏离实验曲线。这是由于固化反应中官能团反应活性控制和扩散控制的相互竞争结果。

关键词: N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺 , 氰酸酯树脂 , 非等温差示扫描量热 , 固化动力学 , Malek法

可膨胀石墨/环氧树脂体系的固化动力学

郑岩

高分子材料科学与工程

采用非等温差示扫描量热(DSC)法分别对环氧树脂(EP)及可膨胀石墨/环氧树脂(EG/EP)体系的固化过程进行了研究。利用Kissinger和Crane法计算得到两种体系固化反应的表观活化能Ea、指前因子A、固化反应级数n等动力学参数,建立了固化反应动力学方程,并用T-β外推法确定了固化工艺温度。结果表明,EG的加入,降低了EP体系固化反应的完全程度,对固化反应时间的影响不大,体系的Ea由63.15 kJ/mol升高到65.89 kJ/mol,A由2.02×107提升到4.5×107,两种体系的反应级数基本一致,同时,EG的加入对体系固化工艺温度影响不大。

关键词: 环氧树脂 , 可膨胀石墨 , 固化动力学 , 差示扫描量热法

非等温差示扫描量热法研究杂萘联苯聚芳醚酮改性环氧树脂体系的固化动力学

徐亚娟 , 周思凯 , 廖功雄 , 蹇锡高

高分子材料科学与工程

采用非等温差示扫描量热仪(DSC)对环氧树脂(E-51)/杂萘联苯聚芳醚酮(PPEK)共混物的固化过程进行研究.利用T-β外推法确定了固化工艺温度,并利用Kissinger和Crane法计算得到共混体系固化反应的表观活化能Ea、指前因子A、固化反应级数n等动力学参数.结果表明,PPEK的加入对环氧树脂的固化反应温度影响不大,但反应活化能有所升高,表明PPEK的加入阻碍了固化反应的进行.通过固化度与固化时间的关系曲线证明,PPEK的加入不改变环氧树脂的固化反应机理.

关键词: 杂萘联苯聚醚酮 , 环氧树脂 , 固化动力学 , 差示扫描量热仪

水性超支化聚合物/水性环氧树脂体系的固化行为及性能

陈坤林 , 焦真 , 陈志明

高分子材料科学与工程

利用马来酸酐和丁基缩水甘油醚对超支化聚合物端基改性,得到以羧基和羟基为末端的超支化聚合物,其中和成盐后即得水性超支化聚合物(WHPs),通过红外光谱(FT-IR)和核磁共振(1H-NMR)对初始聚合物和改性聚合物的结构进行了表征。然后将WHPs应用于水性环氧涂料中,以差示扫描量热法对体系的固化行为进行了分析,研究了其固化动力学,并且研究了不同含量WHPs对体系固化涂层力学性能的影响。结果表明,该固化体系的表观活化能较低,固化反应容易进行,该WHPs的加入促进了体系固化反应,能够较好地改善涂膜的力学性能。当WHPs的加入量为10%时,涂层的综合力学性能达到最佳。

关键词: 水性超支化聚合物 , 水性环氧树脂 , 固化动力学 , 力学性能

树皮粉改性酚醛树脂的润湿性及其反应动力学

温明宇 , 时君友

材料科学与工程学报

本文对苯酚液化落叶松树皮粉改性酚醛树脂(BPF)在秸秆表面的润湿性进行了研究,并与加入聚合异氰酸酯的BPF-PMDI以及传统的酚醛树脂(PF)进行对比分析。利用新润湿模型的K值常量量化了树脂在稻秸秆表面的渗透速率。通过动态DSC以及Kissinger等式对BPF的固化反应动力学进行研究。结果表明:秸秆表面无论是否处理,BPF的渗透速率常数K最大,其次为BPF-PMDI,最小为PF。BPF的固化反应活化能与文献报道的木材/苯酚/甲醛树脂的活化能接近,但比传统的酚醛树脂的活化能高,转化率为40%时固化反应程度达到最大。

关键词: 液化落叶松树皮粉 , 酚醛树脂(PF) , 润湿性 , 固化反应动力学

人造石英石用复合引发体系固化动力学研究

吴霞 , 王继辉 , 倪爱清

玻璃钢/复合材料

采用过氧化苯甲酰(BPO)与过氧化-2-乙基己酸叔丁酯(OT)组成复合引发体系,比较不同配比下的不饱和聚酯树脂(UPR)所制人造石英石的力学性能.应用差示扫描量热法(DSC)研究复合引发体系下UPR的不等温固化反应动力学性能,使用Kissinger方程及Crane方程对数据进行处理并得到UPR的固化动力学模型,并对所得模型加以验证和修正,修正后的模型与实验结果具有更好的一致性.

关键词: 差示扫描量热 , 复合引发 , 固化动力学 , 人造石英石

尼龙-66改性酚醛树脂的热解动力学与固化行为

熊伟 , 张光华 , 陈淼 , 刘学谦

高分子材料科学与工程

以苯酚、甲醛、尼龙-66(PA66)为原料,合成了PA66改性酚醛树脂(PF).通过热重法(TGA)分析了PA66改性PF的热分解过程;非等温差示扫描量热(DSC)法探讨了PA66改性PF的固化行为;根据KiSsinger法、Ozawa法和Crane法分别求解出了固化反应和热分解反应的活化能、反应级数和频率因子.结果表明,改性树脂的热分解分为3个阶段,主体结构中苯环从440℃左右开始分解炭化.热分解活化能为312.4860 kJ/mol,反应级数为0.9552,频率因子为4.0949×1018s-1;固化过程中PA66的亚氨基与PF的羟甲基发生脱水缩合作用而加速了树脂的交联固化,同时吸收能量而导致总反应焓的降低,固化表观活化能为77.4252 kJ/mol,反应级数为0.9315,频率因子为1.4013×107s-1.

关键词: 酚醛树脂 , 尼龙-66 , 热解动力学 , 固化动力学

环氧树脂固化动力学的研究及应用

李恒 , 王德海 , 钱夏庆

玻璃钢/复合材料

等温和非等温DSC是研究环氧树脂固化动力学的有效方法,本文综述了采用DSC法研究环氧树脂固化动力学方法(模型拟合法和非模型法)的研究进展,介绍了环氧树脂动力学研究在不同环氧树脂体系中的应用,并展望了动力学研究的发展方向.

关键词: 环氧树脂 , DSC , 固化动力学 , 模型拟合法 , 非模型动力学

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