橡胶振动注射试验探究范文

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摘要：提出橡胶振动注射成型技术，并在自行开发的动态试验平台上研究橡胶振动注射工艺对胶料流动性的影响。结果表明：橡胶振动注射工艺是可行的；振动注射可以提高胶料的流动性，增大填充长度，大幅降低注射压力，从而节省能耗。

关键词：橡胶；振动注射；注射压力；能耗粘流态

橡胶在外力作用下流动可以实现压延、挤出、注射成型等工艺。橡胶流动性差会使制品表面出现流痕、缺胶以及综合物理性能下降等质量问题，同时带来生产能耗高、设备要求高等问题[1-2]。提高橡胶流动性和胶料充填能力、降低生产能耗一直是橡胶行业亟需解决的问题。国内外学者已经对振动技术应用于塑料成型加工进行了系统研究[3]。受振动技术应用于塑料成型的研究[4-5]启发，本研究提出了橡胶振动注射成型技术。橡胶和塑料虽同属于高分子材料，但是橡胶作为一种高弹性材料，弹性效应更加明显，具有粘度高、流动性差、易焦烧[6-8]等特点，与塑料成型有本质的区别，因此振动技术应用于橡胶成型加工有必要进行深入研究。本工作在自行开发的动态试验平台上，利用试验方法研究橡胶振动注射工艺对胶料流动性的影响。

1实验

1. 1试验平台和辅助设备橡胶动态试验平台结构如图1所示，以UD-3600型动态疲劳测试机为基础自行改造而成，可实现振动、静态（传统工艺）橡胶注射成型试验，频率范围为0～100 Hz，振幅范围为0～5. 0 mm，可以提供多种不同波形的振动。模具与振动台连接，并与振动台以同频率、同振幅、同波形振动。混炼胶在丝杆柱塞作用下充填模腔，在胶料主运动方向上叠加振动场，检测系统对胶料填充过程压力变化进行监测并输出，从而可以直观判断出橡胶流动状态的改变。其他辅助设备为：X（S）K-160型开炼机，上海橡胶机械厂产品；UM-2050型门尼粘度仪，优肯科技股份有限公司产品；VMA1000型胶料流动性分析仪，特拓（青岛）轮胎技术有限公司产品；GT-7016-AB型气压式自动切片机，高铁科技股份有限公司产品。

1. 2模具自行设计的测试用注射模具的上下模板结构如图2所示，其中上模板中心部位开有注胶孔，下模板模腔采用阿基米德螺旋线形式，螺旋槽深为2 mm，半圆形截面半径为2. 5  mm，中间凹槽型腔直径为26 mm，深度为5 mm，型腔沿流动方向标有刻度，可以观察胶料的流动长度。

1. 3主要原材料丁 苯 橡 胶（SBR），门 尼 粘 度[ML（1＋4）100 ℃]为44～45，海南天然橡胶产业集团股份有限公司产品；顺丁橡胶（BR），中国石化燕山石化公司产品；炭黑N375，武汉探新炭黑科技开发有限公司产品；氧化锌，青岛新源化工助剂有限公司产品。

1. 4配方SBR70，BR30，炭黑N37560，氧化锌4，硬脂酸2，防老剂4010NA1，硫黄1. 8，促进剂CZ0. 9。

2结果与讨论

2. 1注射压力曲线图3示出了注射速度为100 mm•min-1时定量混炼胶在静态和振动下（频率为30 Hz，振幅为0.9 mm）注射过程中注射压力实测曲线。由图3可以看出，静态注射的注射压力最高为45. 5  k N，振动注射的注射压力最高为32. 0  k N，注射压力下降明显，说明振动可以有效改变胶料的流动性。

2. 2注射压力与振幅的关系出了注射速度为100 mm•min-1时定量混炼胶以不同振幅（频率为30 Hz）注射过程中注射压力与振幅的关系曲线。

2. 3注射压力与频率的关系图5示出了注射速度为100 mm•min-1时定量混炼胶在不同频率（振幅为0. 5 mm）下注射过程中注射压力与频率的关系曲线。

2. 4振幅与充填长度的关系图6示出了混炼胶在最大注射压力为40 MPa、固定频率为10 Hz、不同振幅下对螺旋线模具进行注射时充填长度与振幅的关系曲线。

3结论

采用自行开发的动态试验平台进行混炼胶模具充填试验，得出以下结论。（1）橡胶振动注射工艺是可行的。（2）振动注射可以提高橡胶的流动性，减小流动阻力，增大填充长度。（3）橡胶振动注射改变了橡胶的粘度，降低了注射压力，可节省能耗。

参考文献：

[1]  王若云，贺建芸，胡永康，等．轮胎胶料的动态力学性能研究[J]．橡胶工业，2017，64（1）：14-18.

[2]  巩丽，王海涛，董成磊，等．不同硫化体系天然橡胶胶料的动态性能研究[J]．橡胶工业，2017，64（1）：22-25.

[3]  谢宇玲．聚合物加工成型技术创新研究进展分析[J]．科技创新与应用，2015（36）：101.

作者：焦冬梅1；边慧光1；王瑞松1；田晓龙1；杨卫民2 单位：1. 青岛科技大学 机电工程学院，2. 北京化工大学 机电工程学院