学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

有机蒙脱土在橡胶中的耐磨机理及应用研究

作　者: 单春鹏
导　师: 彭智
学　校: 青岛大学
专　业: 材料学
关键词: 有机蒙脱土 纳米复合材料 耐磨性能 天然橡胶 工业配方
分类号: TQ330.38
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 63次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


本课题采用机械共混法将多种有机蒙脱土与数种橡胶复合制备纳米复合材料,以实验结果为依据,磨损表面的宏观形态观察和纳米片层的微观结构分析为手段,以研究有机蒙脱土在橡胶中的耐磨机理为目的,为有机蒙脱土在工业生产中的应用奠定基础,主要内容如下：1.采用实验室自制的五种不同牌号的OMMT,利用机械共混法分别制备出了NR/OMMT、BR/OMMT、EPDM/OMMT三种纳米复合材料,通过对三种复合材料的力学性能、耐磨性能、硫化特性及磨耗表面形貌等的对比分析,研究了OMMT的种类与橡胶之间的关系,优选出综合性能最佳且适合于非极性橡胶的2#OMMT,当OMMT含量都仅为3.0phr时,各复合材料的力学性能都有显著提高,阿克隆磨耗体积都降低了55%以上,出现典型的山脊状磨耗图纹,图纹结构呈现细微化。2.通过透射电子显微镜(TEM)确认制备出了分散均匀的剥离型NR/OMMT纳米复合材料,分析了不同含量的2#OMMT对复合材料性能的影响,并与高耐磨炭黑N330的性能进行对比。结果显示：OMMT加入后,NR/OMMT复合材料的力学性能和热稳定性都有很大程度的提高,与等量的炭黑N330相比,OMMT的补强效果更好。另外,加入3.OphrOMMT复合材料的磨耗体积与21.0phr高耐磨炭黑N330相当,说明有机蒙脱土对天然橡胶耐磨性能的提高更为显著,这与OMMT片层良好的阻隔性、润滑性及相容性有关,降低了分子链段的活动能力和裂纹的扩展。3.研究了不同含量的2#OMMT对NR/SBR及NR/BR并用胶性能的影响,结果显示：OMMT起到类促进剂的作用,提高了生产效率。复合材料的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性及热稳定性都有很大程度的提高,尤其是其耐磨性提高最为显著,当OMMT都仅为3.0phr时,其磨耗体积分别降低了65.9%和68.2%,体现了有机蒙脱土低填充高补强的优点。此外,磨耗后表面的SEM照片表明OMMT在两种胶的界面处还起到增容作用,其磨耗表面比较平整,且没有缺陷出现。4.结合OMMT的耐磨机理,研究了2#OMMT在轮胎胎面胶、轮胎胎侧胶以及耐磨胶管工业配方中的应用,OMMT片层和炭黑粒子充分发挥其协同补强效应,明显提高了复合材料的力学性能、耐磨性能和耐老化性能。研究还发现OMMT的添加量为3.0～6.0phr时其综合性能最佳,有机蒙脱土在工业配方中优良的综合性能表明有机蒙脱土在轮胎和胶管行业具有良好的应用前景。总之,实验结果表明有机蒙脱土特殊的片层结构与橡胶基体的相容性,及片层的分散形态(均匀度、尺寸、取向等因素)决定纳米复合材料的抗磨损性能的优劣,体现了结构决定性能的本质,具有较高的现实指导意义和应用价值。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-8
引言  8-10
第一章 文献综述  10-34
  1.1 前言  10-11
  1.2 橡胶摩擦磨损的基础理论  11-14
    1.2.1 橡胶摩擦特点  12
    1.2.2 橡胶磨损特点  12
    1.2.3 橡胶磨损形态  12-13
    1.2.4 磨损类型  13-14
  1.3 橡胶材料摩擦磨损的影响因素及实验方法  14-19
    1.3.1 橡胶磨耗性能的影响因素  14-16
    1.3.2 橡胶磨耗的主要试验方法  16-19
  1.4 聚合物基纳米复合材料概述  19-27
    1.4.1 蒙脱土的结构性质及有机化改性  19-23
    1.4.2 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的结构及制备方法  23-26
    1.4.3 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的优点及应用  26-27
  1.5 橡胶复合材料耐磨性能的研究进展  27-32
    1.5.1 炭黑对橡胶耐磨性的影响  27-28
    1.5.2 表面处理对橡胶耐磨性的影响  28
    1.5.3 耐磨材料对橡胶耐磨性的影响  28-29
    1.5.4 润滑材料对橡胶耐磨性的影响  29
    1.5.5 纳米粒子对橡胶耐磨性的影响  29-30
    1.5.6 橡胶磨损机理的研究进展  30-32
  1.6 本课题研究的目的与意义  32-34
第二章 实验部分  34-39
  2.1 原材料及主要实验仪器设备  34-35
    2.1.1 实验原料  34
    2.1.2 主要实验仪器  34-35
  2.2 测试标准和方法  35-36
  2.3 橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的制备  36-39
第三章 不同的OMMT/几种橡胶纳米复合材料的耐磨性能研究  39-60
  引言  39
  3.1 天然橡胶/有机蒙脱土(NWOMMT)纳米复合材料性能的研究  39-47
    3.1.1 硫化特性对比分析  39-41
    3.1.2 力学性能对比分析  41-43
    3.1.3 耐老化性能对比分析  43-44
    3.1.4 耐磨性能对比分析  44-45
    3.1.5 阿克隆磨耗图纹的对比分析  45-47
  3.2 顺丁橡胶/有机蒙脱土(BR/OMMT)纳米复合材料性能的研究  47-53
    3.2.1 硫化特性对比分析  47-48
    3.2.2 力学性能对比分析  48-50
    3.2.3 耐磨性能对比分析  50-51
    3.2.4 阿克隆磨耗图纹的对比分析  51-53
  3.3 三元乙丙橡胶/有机蒙脱土(EPDM/OMMT)纳米复合材料性能的研究  53-59
    3.3.1 硫化特性对比分析  53-54
    3.3.2 力学性能对比分析  54-55
    3.3.3 耐磨性能对比分析  55-57
    3.3.4 阿克隆磨耗图纹的对比分析  57-59
  3.4 本章小结  59-60
第四章 OMMT在NR和并用胶中的应用及耐磨机理的探讨  60-101
  引言  60
  4.1 不同含量OMMT和CBN330对NR性能影响的对比分析  60-73
    4.1.1 NR/OMMT纳米复合材料的亚微观结构分析  61-62
    4.1.2 硫化特性对比分析  62-64
    4.1.3 力学性能对比分析  64-67
    4.1.4 耐老化性能对比分析  67-69
    4.1.5 耐磨性能对比分析  69-70
    4.1.6 TGA对比分析  70-71
    4.1.7 阿克隆磨耗图纹的对比分析  71-73
  4.2 OMMT对NR/SBR并用胶性能的影响分析  73-81
    4.2.1 硫化特性对比分析  74-75
    4.2.2 力学性能对比分析  75-77
    4.2.3 耐磨性能对比分析  77-78
    4.2.4 复合材料磨损表面的显微结构分析  78-80
    4.2.5 TGA的对比分析  80-81
  4.3 OMMT对NR/BR并用胶性能的影响分析  81-90
    4.3.1 硫化特性对比分析  82-83
    4.3.2 力学性能对比分析  83-86
    4.3.3 耐磨性能对比分析  86-87
    4.3.4 复合材料磨损表面的显微结构分析  87-89
    4.3.5 TGA的对比分析  89-90
  4.4 OMMT耐磨机理的研究分析  90-100
    4.4.1 力学性能与耐磨性能的关系  90-91
    4.4.2 橡胶DIN磨耗和阿克隆磨耗的对比分析  91-93
    4.4.3 在阿克隆磨耗过程中不同牌号OMMT的磨耗规律  93-95
    4.4.4 热氧老化对NR/OMMT纳米复合材料耐磨性能的影响  95-97
    4.4.5 磨耗表面形貌的对比及磨耗机理分析  97-100
  4.5 本章小结  100-101
第五章 OMMT在各种工业配方中的应用研究  101-118
  引言  101
  5.1 OMMT在轮胎胎面胶工业配方中的应用研究  101-107
    5.1.1 OMMT对复合材料硫化性能的影响  101-103
    5.1.2 力学性能的对比分析  103-104
    5.1.3 耐老化性能对比分析  104-106
    5.1.4 耐磨性能对比分析  106-107
  5.2 OMMT在轮胎胎侧胶工业配方中的应用研究  107-112
    5.2.1 OMMT对复合材料硫化性能的影响  107-108
    5.2.2 力学性能的对比分析  108-109
    5.2.3 耐老化性能对比分析  109-111
    5.2.4 耐磨性能对比分析  111-112
  5.3 OMMT在耐磨胶管工业配方中的应用研究  112-117
    5.3.1 OMMT对复合材料硫化性能的影响  112-113
    5.3.2 力学性能的对比分析  113-115
    5.3.3 耐老化性能对比分析  115-116
    5.3.4 耐磨性能对比分析  116-117
  5.4 本章小结  117-118
结论  118-119
参考文献  119-124
攻读学位期间的研究成果  124-125
致谢  125-126

相似论文

  1. 肢残者男夹克耐磨性研究与产品开发,TS941.2
  2. 云南天然橡胶产业发展战略研究,F326.2
  3. 增强材料对丁腈橡胶性能的影响,TQ333.7
  4. 自修饰法制备β-TCP/PLLA纳米可降解复合材料的研究,TB332
  5. PLLA/POSS纳米复合材料的制备及其微观结构性能的研究,R318.08
  6. 两种不同途径的原位法制备PPV/AuNPs纳米复合材料及其荧光和光伏性能的研究,TB383.1
  7. 多功能Fe3O4/ZnO/SiO2纳米复合材料的制备及性能研究,TB383.1
  8. 纳米AgI-ZnO复合粉体的制备及其性能研究,TB383.1
  9. 三苯基膦环氧树脂/碳纳米管复合材料的制备和性能研究,TB383
  10. 纳米增强聚氯乙烯手套材料的制备与表征,TB383.1
  11. 高性能PA6/EPDM/OMMT纳米复合材料的研究,TB383.1
  12. 蒙脱土的表面修饰及其聚乳酸复合材料的研究,TB332
  13. 橡胶集料透水混凝土基本性能的试验研究,TU528.2
  14. 蒙脱土/含氟聚合物水性涂料的制备及性能研究,TQ630.7
  15. 燃煤电站烟气脱硝SCR催化剂中型工业实验研究,X773
  16. 硅橡胶/黏土纳米复合材料的制备、结构与性能研究,TB383.1
  17. 拉伸形变支配的PET/蒙脱土纳米复合材料制备实验研究,TB383.1
  18. 非调质塑料模具钢生产工艺及使用性能的研究,TG335
  19. 聚苯胺/短纤维增强天然橡胶性能研究,TQ330.1
  20. 电、磁场处理对聚烯烃基纳米复合材料介电性能的影响,TB383.1

中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 橡胶工业 > 一般性问题 > 原料与辅助物料 > 补充剂与填充剂
© 2012 www.xueweilunwen.com