冷硫化微米木丝组构木橡胶机理及弹性理论研究

对微米厚、毫米宽、几十毫米长的木丝进行冷硫化，通过硫化增强木丝的弹性和韧性，类比纳米金属橡胶的构成原理,集成微米长纤维的热模压成型工艺，对硫化后木丝热压，在蓬松状态下，喷淋异氰酸酯，按预定密度定量木丝质量，采用高温模具热铸木橡胶。组构密度轻于天然橡胶，硬度低于橡胶,拉伸强度和扯断伸长率接近橡胶，成本低于橡胶,新型木基透气的材料。让木橡胶的孔穴分布与透气率接近金属橡胶。探讨木橡胶组构的微观力学模型，编制木橡胶密度及孔穴率与金属橡胶相关性参数对照定量关系，为生物质材料构成类橡胶材料进行开拓性实验。通过实验分析木橡胶的孔穴分布与大变形过程细胞变化规律，并进行计算机仿真。研制木橡胶组构实验设备，研究木橡胶的柔性与长纤维柔韧性和絮状定量工艺参数，完成木橡胶样品的实验室模拟和仿真。推导微观力学和复合材料力学基本假设下的木橡胶弹性模量的计算公式。提出木橡胶组构的理论体系和加工工艺及仪器设备。

本项目利用冷硫化微米木丝组构木橡胶，类比金属橡胶的应用模式，模压出密度不超过在0.23～0.55g/cm3范围内，导热率超过1.5w/m.k以上、比热容在1500J/kg.k以上、抗拉强度在25MPa以上的模压隔振用高弹性木橡胶制品。研究该木橡胶制品的密度、通透性、透气率、纤维形态变化等性质，探讨微米木丝的成形和木橡胶密度的微观力学模型理论，对单个木纤维细胞切削后的形状进行数学描述并对木纤维形成的微观结构进行模拟加工，为微米木纤维的制备提供基本参数。进行木橡胶减震器模压设备的总体设计研究，研制专用木橡胶减震器模压装置，对进料、冲压、模具等系统进行设计，完成对木橡胶减震器模压设备的总体设计与有限元分析。研究木橡胶减震器的建模理论与模压成型工艺方法，完成了JGD型木橡胶减震器的建模与仿真，分析JGD型木橡胶减震器弹性模量及冷硫化剂、木丝压缩量、树种因素等对其的影响。模压出微米木纤维制品，完成了微米木纤维模压制品握钉力的计算及理论研究。探讨了微米木纤维应用的前景，对木橡胶及车用产品的未来进行了展望，项目对木橡胶减震器进行了试制和实验，制定了微米木纤维模压制品质量控制的工艺方法，并对其动态力学性能进行了测试，得到具有更高的动态力学强度和抗冲击变形能力的木橡胶。研究木纤维形成木橡胶的微观力学模型的建模理论，分析出木橡胶的微观力学模型的建模过程数学简化所产生的误差。