自动铺放系统聚氨酯橡胶压辊硬度的研究

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1、一燮唑翊巡幽出型型业型QL鱼垡堂型篁鎏坠——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————一自动铺放系统聚氨酯橡胶压辊硬度的研究ResearchonHardnessofPolyurethaneRubberRollerofAutomaticPlacementSystem南京航空航天大学材料科学与技术学院还大军宋超李勇李俊斐丁泳[摘要】自动铺放系统橡胶压辊的受力分析对研究铺放质量具有重要意义。通过调节原料试齐4

2、配比，制得了5组不同硬度的压辊试样，研究了试样硬度与配比之间的关系。根据压辊服役条件，采用有限元方法及试验方法验证了所引用的数学模型的正确性。关键词：自动铺放橡胶压辊硬度铺放质量【ABSTRACTJThestressanalysisofrubberrollerofautomaticplacementsystemhassignificanceforstudy—ingthelayingquality．Fivegroupsofrollersamplesareobtainedthroughregulatingtheproportion

3、ofreagentsmaterial．Furthermore，thepaperstudiestherelationshipofhardnessandtheproportion．Onthebasisofservicecon—dition，thepaperverifiesthecorrectnessoftheproposedmathematicalmodelthroughfiniteelementmethodandexperimentalmethod．Keywords：AutomaticplacemenRubberrollerHa

4、rdnessPlacementqualityDoI：10．16080／j．issnl671．833x．2015．S2．089自动铺放技术因其高质量、高效率、高材料利用率等优点特别适用于大型复合材料构件的制造[1-3j。铺带、铺丝头的压力控制是保证铺放制品质量的重要因素，国内外学者针对自动铺放系统压力机构相关研究较多。Hulcher等嘲研究不同压力条件下预浸料变形情况，从中筛选出最优铺放压力；Lukaszewicz等p1建立自动铺放模型，推导预浸料变形与压力的关系并模拟实际铺放过程中压辊对预浸料的施力情况；Lee等161研究压力

5、对最终成型的复合材料制品力学性能的影响；齐俊伟等F1通过铺带实验界定铺放压力范围；胡小立喁1提出自动铺放系统压力机构的设计方法。上述针对自动铺放系统中压力机构的研究多集中在制品成形方面，而较少地研究影响铺放质量的橡胶压辊特性。橡胶压辊的变形能力对铺放质量有很大影响，而压辊的变形能力可以用硬度表征[9】：铺放大曲率构件时，如橡胶压辊过硬导致压辊变形不足，会使得预浸料与模具表面不服帖；如橡胶压辊过软，则会使压辊变形过大，影响其实际使用，本文规定压辊最大变形量为压辊半径的20％。聚氨酯橡胶耐磨性能优异、弹性好、强度高，是自动铺放系统

6、中橡胶压辊的理想材料。本文通过调节原料配比制备5组不同硬度的试样，从中筛选出适合于自动铺放的聚氨酯橡胶压辊。1压辊硬度与原料配比关系1．1试验原料聚氨酯预聚体：美国Chemtura公司V6007TDI聚酯，含4．26％一NCO基团，耐溶剂性能优异。增塑剂：美国伊士曼BENZOFLEX9-88SG高溶解性苯甲酸酯类增塑剂，无色液体，沸点为232℃。增塑剂占比过大会影响橡胶制品力学性能，根据要求增塑剂占比要小于40％。固化剂：MOCA(二邻氯二苯胺甲烷)，白色粉末，易吸湿，熔点为98℃。1．2压辊制备V6007TDI型聚氨酯预聚体

7、室温下粘度大，受热易与水反应生成CO：，所以必需对原料进行脱水脱泡处理。称量适量的增塑剂、固化剂，将增塑剂及融化后的固化剂加入预聚体中，用电动搅拌器搅拌均匀后，采用加热抽真空的方法脱去搅拌过程中混入的机械泡，最后再将澄清的混合物注入模具中加热固化，制备出聚氨酯橡胶压辊。本文选取增塑剂占比15％、20％、25％、30％、35％制得5组试样，依据GB／T53l一92测试其邵氏硬度。1．3压辊硬度与原料配比关系在聚氨酯预聚体中加入增塑剂，增塑剂分子会插入到聚氨酯分子链之间，从而增加分子链的移动性，降低分子链的结晶度，使得聚氨酯橡胶的

8、硬度降低。如图1所示，随着增塑剂占比的增加，聚氨酯橡胶的硬度逐渐降低。对图1中的5个点的变化趋势进行拟合，可以看出聚氨酯橡胶的硬度与增塑剂占比近似呈线性关系。2压辊硬度对铺放质量的影响为了选择适合于实际铺放的压辊硬度，本文选取5组不同硬度试样，针对实际铺放中铺放平面模具和铺放