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輪胎人工模擬加速老化試驗

發布于:2012-08-20T10:08:39 閱讀次數:3258

 

由于輪胎用橡膠的物理和化學性能受不同環境因素的影響而發生變化,所以,必須開發復雜的配方來達到和保持長期的理想性能。保持材料的性能同獲得理想的初始性能同樣重要。日前,工業中用來評價輪胎外層膠耐久性的標準試驗方法,只考慮一種或最多兩種影響因素。然而,輪胎外層膠在實際使用中是受動態疲勞作用的,是暴露在氧氣、臭氧、熱、紫外光、不同液體等多種環境因素下,各種因素之間的相句_影響也不清楚。所以,基于日前的標準試驗方法,真正進行輪胎外層膠的老化性能預測是非常困難的。

本研究的最終目的是開發一種適用于輪胎外層膠的人工模擬使用的加速老化試驗,該方法具有可重復性,有多種試驗條件來模擬不同的氣候或工作環境。第一步,提出了一種含有多個單一影響因素的子試驗的循環試驗方法,并與動態戶外老化和兩個標準單一因素的試驗——熱老化和動態臭氧老化進行了對比。盡管循環試驗包括熱、臭氧、紫外光、動態拉伸和水溶液等老化影響因素試驗,認為是可行的,但是沒有考慮多個因素的相句_作用,并目_耗時低效,對工業應用沒有吸引力。下一步,設計和制造加速戶外老化試驗箱,包括熱、臭氧、紫外光、動態拉伸和水溶液等老化影響因素試驗,并與動態戶外老化和循環老化試驗進行了對比。采用相同的4種配方,以材料性能的下降作為老化時間的參數。


試驗箱可以重復試驗,并能模擬和加速動態戶外老化,因此,必須盡可能多的綜合實際使用中遇到的老化影響因素,如前而提到的熱、臭氧、氧氣、紫外光、液體、濕度和動態應變等。

試驗箱的試驗環境要包含老化影響,也要容易改變溫度以模擬不同的氣候條件。采用裝有溫度控制系統的試驗箱可以使溫度的最小值不同。

環境中的臭氧可以由臭氧發生器產生,并將其出口放置在試驗箱內保持試驗環境下的臭氧濃度不變。臭氧濃度的控制是關鍵。隨時間的延長,臭氧會消耗掉,所以,排入空氣的同時要連續產生臭氧,最好使用風扇均勻地將試驗環境中的臭氧分散,避免“過熱點”一此區域臭氧濃度高于其他區域,對流式試驗箱可以解決上述問題。將臭氧發生器的出曰放在試驗箱內,利用安置在試驗箱上的風扇使臭氧均勻分布于試驗箱內。ASTM標準提出了最小試驗體積和控制空協臭氧交換速度的方法。

為了獲得高的氧氣濃度,試驗箱需要加壓。http://laohua.hjunkel.com 但是,不同的輸入和輸出需要使得多因素實驗不合實際。例如,產生穩定的、分散均勻的臭氧,需要在排出空氣的同時有恒定的臭氧量。為此,需要提高溫度來加速氧化反應。

紫外燈模擬太陽光譜( 300nm-400nm)可以研究紫外光老化。通過調整紫外燈和試樣之間的距離來控制光強。由于試驗方法中包括噴淋過程,所以,必須關注試驗箱內的紫外燈,要在燈管末端加防護蓋以保護內部的電子元件。

老化過程中液體的正確選擇非常復雜。橡膠受多種不同液體的影響,包括水、酸雨、油、洗滌劑和拋光液等,而橡膠暴露在每種液體中的情況顯著依賴于用戶對輪胎的使用情況。選定了實際使用中輪胎接觸最多的、最苛刻的液體后,就要對試樣進行噴淋。有必要采用相同的噴淋條件以保證所有試樣相同的濕度。試驗中可以使用多種不同的液體,但是,這需要有多個泵,還要完全掌握暴露在每種液體的時間。

濕度是老化環境中另一個難實現的因素。要產生濕度梯度的環境需要將試樣放入盛有水的容器中,該容器可以被外部的對流加熱器加熱產生需要的濕度。這是一個具有挑戰性的工作,其他老化因素中也包含了濕度的影響。因此,當前的試驗箱并不將濕度作為一個老化因素。

整個老化過程中動態拉伸應變是一個苛刻的因素。為了包含該因素的影響,拉伸裝置要能夠夾持試樣,并能拉伸試樣。理想的拉伸裝置的應變和頻率可以變化,以模擬不同的工作條件。

 

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