SBR/NR/TRR翻新轮胎再生橡胶复合材料的摩擦学特性及机理研究

废旧轮胎是国际上公认的“黑色污染”，在轮胎翻新中使用再生橡胶可大幅度提高废旧轮胎材料的循环利用寿命，然而其摩擦学性能的劣化为这类翻新轮胎的广泛应用带来了极大的不确定性。宁波大学机械工程与力学学院的刘家昌等采用机械剪切诱导法制备翻新轮胎复合橡胶材料，研究了不同比例再生橡胶（TRR）加入丁苯橡胶/天然橡胶（SBR/NR）对复合橡胶材料力学性能及不同工况（负载、速度、滑移率）变化对复合橡胶摩擦学特性的影响，使用分子动力学模型从纳观尺度分析了翻新橡胶材料的摩擦学特性机理。结果表明：用少量TRR会导致SBR/NR/TRR复合材料的力学性能变差、耐磨性能降低，摩擦系数增加。TRR用量达到15份时，复合材料的综合性能已不满足国家标准，添加10份TRR(TRR10)的共混胶性价比最高。负载、速度和滑移率工况提升至500%时，各工况对TRR10磨损量的影响大致相同，均在20%左右，但速度提升对温升的影响最小；速度变化主要影响橡胶轮胎面Schallamach纹的大小，而负载及滑移率变化对其磨损表面主要体现在胎面磨损形态上。添加TRR使复合橡胶摩擦界面实际接触面积增大、接触温度升高以及分子链活动能力、粘附力增强是导致翻新橡胶材料性能劣化的机理。研究结果为改善再生橡胶复合轮胎材料的摩擦学性能和实现其产业化应用提供了科学参考。