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简述氢化新型填料—氢化丁腈基复合材料性能

收藏本文 2024-04-07 点赞:14739 浏览:60525 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:本论文主要探讨了氢化丁腈/多壁碳纳米管复合材料、氢化丁腈/StronWi~(TM)KTC(强威粉)复合材料的制备和性能,并对氢化丁腈/白炭黑/芳纶纤维复合材料的制备与表征进行了初步探讨。首先优选了氢化丁腈/碳纳米管复合材料的制备策略;并在此基础上,探讨了碳纳米管的用量和类型对复合材料力学性能、热稳定性能及动态力学性能的影响;相同体积填充率下炭黑和碳纳米管对复合材料性能的影响。探讨了新型填料StronWi~(TM)KTC(强威粉)的用量、及其与碳纳米管的并用对复合材料性能的影响。初步探讨了白炭黑用量对氢化丁腈/白炭黑/芳纶纤维复合材料力学性能的影响。采取FTIR、SEM和TGA等表征手段对材料进行了表征。实验结果表明:(1)开炼法为制备氢化丁腈/多壁碳纳米管复合材料的最佳策略。开炼法复合材料补强因子最大,脆断面上碳纳米管的抽出量最少;随着碳纳米管用量增加,混炼胶的Payne效应增强,损耗因子增大,加工性能变差,焦烧时间缩短,硫化胶的拉伸强度、撕裂强度增大。综合浅析多壁碳纳米管在HNBR中的最高用量不宜超过30份。对不同类型的多壁碳纳米管探讨结果显示,表面活性越高,混炼胶的焦烧时间越短,门尼粘度越高,扭矩越大,复合材料的力学性能越好,动态损耗因子稍有增大。相同体积填充率下炭黑与碳纳米管的比较浅析表明,填充碳纳米管的复合材料的扭矩高,焦烧时间短,补强因子约是炭黑的4倍多;力学性能及高温耐油性能均比炭黑复合材料提升,其中100%定伸比炭黑提升了350%;扯断伸长率比炭黑复合材料减小了40%。(2)StronWi~(TM)KTC的用量浅析表明,随着StronWi~(TM)KTC用量的增加,材料的损耗因子变化不大,热稳定性有所提升;拉伸强度先增大后减小,压缩永久变形先减少后增大,StronWi~(TM)KTC用量为20份时综合性能较好。SEM照片显示StronWi~(TM)KTC比较均匀的分布在HNBR基体中,并在拉伸时发生了取向,提升了材料的拉伸强度。StronWi~(TM)KTC与MWNT1020并用后,复合材料的力学性能没有显著提升,动态损耗变小。(3)白炭黑用量浅析表明,随着白炭黑用量增加,复合材料的焦烧时间减少,正硫化时间减少,(MH-ML)增大;力学性能先增大后减小,DIN磨耗先减小后增大。芳纶纤维在压延方向上取向显著,增加了压延方向上的强度。综合浅析,白炭黑的最佳用量为30phr。关键词:氢化丁腈论文多壁碳纳米管论威粉论文补强论文芳纶纤维论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-12

    符号说明12-13

    第一章 文献综述13-31

    1.1 氢化丁腈介绍13-21

    1.1.1 氢化丁腈橡胶的制备策略13

    1.1.2 氢化丁腈的结构与性能联系13-17

    1.1.2.1 HNBR 的基本结构13-14

    1.1.2.2 碳一碳不饱和键与化学稳定性14

    1.1.2.3 碳一碳饱和键与耐热老化性能14-15

    1.1.2.4 丙烯腈含量与耐寒性15-16

    1.1.2.5 交联网络与物理机械性能16-17

    1.1.3 氢化丁腈的配方设计17-21

    1.1.3.1 生胶的选择17

    1.1.3.2 硫化系统17-20

    1.1.3.3 补强系统20

    1.1.3.4 增塑系统20

    1.1.3.5 其他助剂20-21

    1.1.4 HNBR 的运用21

    1.1.4.1 汽车传动带21

    1.1.4.2 机械密封21

    1.1.4.3 在油田中的运用21

    1.1.4.4 共混技术及其运用21

    1.2 碳纳米管复合材料21-24

    1.2.1 碳纳米管的制备策略22

    1.2.1.1 电弧法制备碳纳米管22

    1.2.1.2 化学气相沉淀法制备碳纳米管22

    1.2.1.3 激光法制备碳纳米管22

    1.2.2 碳纳米管的表面改性22-23

    1.2.2.1 酰胺化和酯化表面改性碳纳米管22-23

    1.2.2.2 聚合物接枝表面改性碳纳米管23

    1.2.3 碳纳米管/橡胶复合材料的制备策略23

    1.2.3.1 机械共混法23

    1.2.3.2 超声波分散法23

    1.2.3.3 喷雾干燥法23

    1.2.4 碳纳米管复合材料的运用前景23-24

    1.3 纳米硅酸盐复合材料24-26

    1.3.1 人工合成纳米硅酸盐强威粉(StronWi~(TM)KTC)24-25

    1.3.2 针状硅酸盐(FS)25-26

    1.4 对位芳纶短纤维复合材料26-29

    1.4.1 芳纶纤维介绍26-27

    1.4.2 芳纶的表面改性27-28

    1.4.3 芳纶在橡胶复合材料中的运用28-29

    1.5 本课题探讨的目的及主要内容29-31

    1.5.1 探讨目的和作用29

    1.5.2 探讨内容29-31

    第二章 多壁碳纳米管/氢化丁腈复合材料的制备与表征31-62

    2.1 实验准备31-32

    2.1.1 主要原料31

    2.1.2 实验设备31

    2.1.3 性能测试31-32

    2.2 不同制备策略对氢化丁腈/多壁碳纳米管复合材料性能的影响32-38

    2.2.1 实验案例32-35

    2.2.1.1 基本配方32

    2.2.1.2 试样制备32-33

    2.2.1.3 补强因子的论述基础33-35

    2.2.2 结果与讨论35-38

    2.2.2.1 不同制备策略对氢化丁腈/多壁碳纳米管复合材料补强因子的影响35-36

    2.2.2.2 不同制备策略对氢化丁腈/多壁碳纳米管复合材料填料分散形态及界面性能的影响36-37

    2.2.2.3 不同制备策略对氢化丁腈/多壁碳纳米管复合材料动态性能的影响37-38

    2.3 多壁碳纳米管的用量对氢化丁腈/多壁碳纳米管复合材料性能的影响38-45

    2.3.1 实验案例38-39

    2.3.1.1 基本配方38-39

    2.3.1.2 试样制备39

    2.3.2 结果与讨论39-45

    2.3.2.1 多壁碳纳米管的用量对氢化丁腈/多壁碳纳米管复合材料补强因子的影响39-40

    2.3.2.2 多壁碳纳米管的体积填充率对氢化丁腈/多壁碳纳米管复合材料补强因子的影响40

    2.3.2.3 多壁碳纳米管的用量对氢化丁腈/多壁碳纳米管复合材料硫化特性的影响40-41

    2.3.2.4 多壁碳纳米管的用量对氢化丁腈/多壁碳纳米管复合材料物理机械性能的影响41-42

    2.3.2.5 多壁碳纳米管的用量对氢化丁腈/多壁碳纳米管复合材料动态性能的影响42-44

    2.3.2.6 多壁碳纳米管的用量对氢化丁腈/多壁碳纳米管复合材料耐油性能的影响44-45

    2.4 不同类型的多壁碳纳米管对氢化丁腈/多壁碳纳米管复合材料性能的影响45-53

    2.4.1 实验案例45-48

    2.4.1.1 基本配方45

    2.4.1.2 不同类型的多壁碳纳米管规格介绍45-48

    2.4.1.3 试样制备48

    2.4.2 结果与讨论48-53

    2.4.2.1 不同类型的多壁碳纳米管对复合材料硫化特性的影响48-49

    2.4.2.2 不同类型的多壁碳纳米管对复合材料物理机械性能的影响49-50

    2.4.2.3 不同类型的多壁碳纳米管对复合材料动态性能的影响50-51

    2.4.2.4 不同类型的多壁碳纳米管对复合材料补强因子的影响51-52

    2.4.2.5 不同类型的多壁碳纳米管对复合材料热稳定性能的影响52-53

    2.5 相同体积填充率时填料种类对复合材料性能的影响53-60

    2.5.1 实验案例53-54

    2.5.1.1 基本配方54

    2.5.1.2 试样制备54

    2.5.2 结果与讨论54-60

    2.5.2.1 相同体积填充率时填料种类对复合材料补强因子的影响54-55

    2.5.2.2 相同体积填充率时填料种类对复合材料硫化特性的影响55-56

    2.5.2.3 相同体积填充率时填料种类对复合材料物理机械性能的影响56-57

    2.5.2.4 相同体积填充率时不同种类填料对复合材料高温耐油性能的影响57-59

    2.5.2.5 相同体积填充率时二段硫化对复合材料热稳定性能的影响59-60

    2.6 本章小结60-62

    第三章 氢化丁腈/StronWi~(TM)KTC(强威粉)复合材料的制备与表征62-75

    3.1 实验准备62

    3.1.1 主要原料62

    3.1.2 实验设备62

    3.1.3 性能测试62

    3.2 StronWi~(TM)KTC 的用量对氢化丁腈/StronWi~(TM)KTC 复合材料性能的影响62-68

    3.2.1 实验案例62

    3.2.1.1 基本配方62

    3.2.1.2 试样制备62

    3.2.2 结果与讨论62-68

    3.2.2.1 StronWi~(TM)KTC 的用量对复合材料硫化特性的影响62-63

    3.2.2.2 StronWi~(TM)KTC的用量对复合材料物理机械性能的影响63-65

    3.2.2.3 StronWi~(TM)KTC 的用量对复合材料动态性能的影响65-66

    3.2.2.4 StronWi~(TM)KTC 的用量对复合材料热稳定性能的影响66-68

    3.2.2.5 StronWi~(TM)KTC 的用量对复合材料形态结构的影响68

    3.3 StronWi~(TM)KTC 与 MWNT1020 并用对氢化丁腈复合材料性能的影响68-74

    3.3.1 实验案例68-69

    3.3.1.1 基本配方68

    3.3.1.2 试样制备68-69

    3.3.2 结果与讨论69-74

    3.3.2.1 StronWi~(TM)KTC 与 S-MWNT1020 并用对复合材料硫化特性的影响69

    3.3.2.2 StronWi~(TM)KTC 与 S-MWNT1020 并用对复合材料物理机械性能的影响69-70

    3.3.2.3 StronWi~(TM)KTC 与 S-MWNT1020 并用对复合材料混炼胶动态性能的影响70-72

    3.3.2.4 StronWi~(TM)KTC 与 S-MWNT1020 并用对复合材料硫化胶动态性能的影响72-74

    3.4 本章小结74-75

    第四章 芳纶纤维/白炭黑/氢化丁腈复合材料的制备与表征75-81

    4.1 实验准备75

    4.1.1 主要原料75

    4.1.2 实验设备75

    4.1.3 性能测试75

    4.2 白炭黑的用量对氢化丁腈/芳纶纤维(P91-40/CR)复合材料性能的影响75-80

    4.2.1 实验案例75-76

    4.2.1.1 基本配方75

    4.2.1.2 试样制备75-76

    4.2.2 结果与讨论76-80

    4.2.2.1 白炭黑的用量对复合材料硫化特性的影响76

    4.2.2.2 白炭黑的用量对复合材料物理机械性能的影响76-79

    4.2.2.3 白炭黑的用量对复合材料各向异性的影响79-80

    4.3 本章小结80-81

    总结与展望81-83

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