高温油压缩老化条件下氢化丁腈橡胶/碳纳米管复合材料的力学行为及老化性能研究
发布时间：2021-03-08 11:39
氢化丁腈橡胶（HNBR）具有良好的力学性能、耐油性、耐高温性和耐化学品腐蚀性,被广泛地应用于机械、汽车、石油、化工等领域。碳纳米管具有大长径比、纳米管径等独特的结构特点,是橡胶工业中一种重要的纳米填料。近年来,氢化丁腈橡胶/碳纳米管复合材料的制备和性能研究成为了研究热点之一。本文以氢化丁腈橡胶为基体,多壁碳纳米管（MWCNT）为纳米填料,制备HNBR/MWCNT复合材料。研究碳纳米管用量、老化时间和热油老化方式对复合材料的单轴拉伸、压缩应力应变、应力软化和应力松弛等力学行为的影响,通过红外光谱（FT-IR）、热重分析（TGA）、扫描电子显微镜（SEM）以及元素分析（EDS）对HNBR/MWCNT复合材料进行表征。首先,通过Mooney-Rivlin方程和Ogden模型方程分别对复合材料拉伸应力应变行为以及压缩应力应变行为进行研究,结果表明复合材料的拉伸应力、拉伸弹性模量、压缩应力、压缩弹性模量以及压缩应变能密度均随着碳纳米管用量的增加而增大;随着碳纳米管用量的增加,老化后复合材料的拉伸强度保持率、压缩弹性模量保持率提高;与未压缩热油老化后的复合材料相比,压缩状态热油老化后复合材料的压缩...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 氢化丁腈橡胶概述
1.1.1 氢化丁腈橡胶发展简介
1.1.2 氢化丁腈橡胶的结构及性能研究
1.1.3 氢化丁腈橡胶的应用
1.2 碳纳米管/氢化丁腈橡胶复合材料
1.2.1 碳纳米管的概述
1.2.2 氢化丁腈橡胶/碳纳米管复合材料的研究
1.3 橡胶纳米复合材料的力学行为
1.3.1 超弹性行为
1.3.2 应力松弛
1.3.3 应力软化效应
1.4 研究目的和意义以及研究内容
1.4.1 研究目的和意义
1.4.2 研究内容
第二章 实验部分
2.1 主要原材料
2.2 主要仪器设备
2.3 试样制备
2.4 复合材料的老化试验操作
2.5 复合材料的性能测试
2.5.1 拉伸性能
2.5.2 应力松弛
2.5.3 应力软化
2.6 复合材料的表征分析方法
2.6.1 FT-IR分析
2.6.2 TGA分析
2.6.3 SEM分析
2.6.4 EDS分析
第三章 氢化丁腈橡胶/碳纳米管复合材料的应力应变行为研究
3.1 引言
3.2 复合材料单轴拉伸应力应变行为研究
3.2.1 碳纳米管用量对复合材料拉伸应力应变行为的影响
3.2.2 碳纳米管种类对复合材料拉伸应力应变行为的影响
3.2.3 老化时间对复合材料拉伸应力应变行为的影响
3.3 复合材料单轴压缩应力应变行为研究
3.3.1 碳纳米管用量对复合材料压缩应力应变行为的影响
3.3.2 碳纳米管种类对复合材料压缩应力应变行为的影响
3.3.3 老化时间对复合材料压缩应力应变行为的影响
3.3.4 耐油老化条件对复合材料压缩应力应变行为的影响
3.4 本章小结
第四章 氢化丁腈橡胶/碳纳米管复合材料的应力软化研究
4.1 引言
4.2 碳纳米管用量对复合材料应力软化的影响
4.3 老化时间对复合材料应力软化的影响
4.4 耐油老化条件对复合材料应力软化的影响
4.5 本章小结
第五章 氢化丁腈橡胶/碳纳米管复合材料的压缩应力松弛行为研究
5.1 引言
5.2 复合材料在常温下的物理松弛行为研究
5.3 老化后复合材料的物理松弛行为研究
5.4 复合材料在高温油压缩环境下的化学松弛行为研究
5.5 本章小结
第六章 氢化丁腈橡胶/碳纳米管复合材料的老化表征
6.1 引言
6.2 FT-IR分析
#标准油的 FT-IR 分析"> 6.2.1 老化不同时间后3#标准油的 FT-IR 分析
6.2.2 复合材料老化后的ATR-FTIR分析
6.3 TGA分析
6.3.1 老化时间对复合材料耐热性能的影响
6.3.2 耐油老化条件对复合材料耐热性能的影响
6.4 SEM及EDS分析
6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]丁腈橡胶密封圈液压油中的老化机理[J]. 王占彬,肖淑华,范金娟,侯学勤. 宇航材料工艺. 2014(04)
[2]炭黑填充橡胶超弹性本构模型的选取策略[J]. 胡小玲,刘秀,李明,罗文波. 工程力学. 2014(05)
[3]詹博特Zhanber</sup>氢化丁腈橡胶的性能及其应用[J]. 詹正云,辛丽红. 世界橡胶工业. 2014(04)
[4]热空气老化对补强氢化丁腈橡胶性能的影响[J]. 刘高君,赵明明,徐帅锋,李超芹. 橡胶工业. 2014(02)
[5]甲基丙烯酸锌补强氢化丁腈橡胶耐老化性能的研究[J]. 赵明明,孙爱玲,李超芹. 橡胶工业. 2013(10)
[6]炭黑填充橡胶复合材料的宏细观力学行为研究[J]. 李庆,杨晓翔. 机械工程学报. 2013(18)
[7]氢化度与丙烯腈含量对HNBR硫化胶性能的影响[J]. 张成龙,李再峰,白延光,王宁,李岩峰,熊召举. 高分子材料科学与工程. 2013(01)
[8]特种橡胶耐油性能的对比研究[J]. 宋中勤,李宏,胡海华,赵洪国,吴宇,何连成. 特种橡胶制品. 2012(02)
[9]弹性体拉伸取向和应变诱导结晶研究进展[J]. 徐志强,卢咏来,张立群,闫寿科. 高分子学报. 2011(06)
[10]炭黑/蒙脱土并用对HNBR复合材料性能的影响[J]. 刘丽,张如良,刘辉,张天成,黄玉东. 材料科学与工艺. 2011(02)
博士论文
[1]炭黑填充橡胶黏超弹性力学行为的宏细观研究[D]. 胡小玲.湘潭大学 2013
[2]纳米碳酸钙填充室温硫化硅橡胶性能及其补强机理的研究[D]. 彭娅.四川大学 2004
硕士论文
[1]氢化丁腈橡胶及其复合材料的单轴拉伸取向及应变诱导结晶行为的研究[D]. 吴静.北京化工大学 2013
[2]氢化丁腈橡胶的性能和改性[D]. 张东恒.北京化工大学 2002
本文编号：3070988
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 氢化丁腈橡胶概述
1.1.1 氢化丁腈橡胶发展简介
1.1.2 氢化丁腈橡胶的结构及性能研究
1.1.3 氢化丁腈橡胶的应用
1.2 碳纳米管/氢化丁腈橡胶复合材料
1.2.1 碳纳米管的概述
1.2.2 氢化丁腈橡胶/碳纳米管复合材料的研究
1.3 橡胶纳米复合材料的力学行为
1.3.1 超弹性行为
1.3.2 应力松弛
1.3.3 应力软化效应
1.4 研究目的和意义以及研究内容
1.4.1 研究目的和意义
1.4.2 研究内容
第二章 实验部分
2.1 主要原材料
2.2 主要仪器设备
2.3 试样制备
2.4 复合材料的老化试验操作
2.5 复合材料的性能测试
2.5.1 拉伸性能
2.5.2 应力松弛
2.5.3 应力软化
2.6 复合材料的表征分析方法
2.6.1 FT-IR分析
2.6.2 TGA分析
2.6.3 SEM分析
2.6.4 EDS分析
第三章 氢化丁腈橡胶/碳纳米管复合材料的应力应变行为研究
3.1 引言
3.2 复合材料单轴拉伸应力应变行为研究
3.2.1 碳纳米管用量对复合材料拉伸应力应变行为的影响
3.2.2 碳纳米管种类对复合材料拉伸应力应变行为的影响
3.2.3 老化时间对复合材料拉伸应力应变行为的影响
3.3 复合材料单轴压缩应力应变行为研究
3.3.1 碳纳米管用量对复合材料压缩应力应变行为的影响
3.3.2 碳纳米管种类对复合材料压缩应力应变行为的影响
3.3.3 老化时间对复合材料压缩应力应变行为的影响
3.3.4 耐油老化条件对复合材料压缩应力应变行为的影响
3.4 本章小结
第四章 氢化丁腈橡胶/碳纳米管复合材料的应力软化研究
4.1 引言
4.2 碳纳米管用量对复合材料应力软化的影响
4.3 老化时间对复合材料应力软化的影响
4.4 耐油老化条件对复合材料应力软化的影响
4.5 本章小结
第五章 氢化丁腈橡胶/碳纳米管复合材料的压缩应力松弛行为研究
5.1 引言
5.2 复合材料在常温下的物理松弛行为研究
5.3 老化后复合材料的物理松弛行为研究
5.4 复合材料在高温油压缩环境下的化学松弛行为研究
5.5 本章小结
第六章 氢化丁腈橡胶/碳纳米管复合材料的老化表征
6.1 引言
6.2 FT-IR分析
#标准油的 FT-IR 分析"> 6.2.1 老化不同时间后3#标准油的 FT-IR 分析
6.2.2 复合材料老化后的ATR-FTIR分析
6.3 TGA分析
6.3.1 老化时间对复合材料耐热性能的影响
6.3.2 耐油老化条件对复合材料耐热性能的影响
6.4 SEM及EDS分析
6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]丁腈橡胶密封圈液压油中的老化机理[J]. 王占彬,肖淑华,范金娟,侯学勤. 宇航材料工艺. 2014(04)
[2]炭黑填充橡胶超弹性本构模型的选取策略[J]. 胡小玲,刘秀,李明,罗文波. 工程力学. 2014(05)
[3]詹博特Zhanber</sup>氢化丁腈橡胶的性能及其应用[J]. 詹正云,辛丽红. 世界橡胶工业. 2014(04)
[4]热空气老化对补强氢化丁腈橡胶性能的影响[J]. 刘高君,赵明明,徐帅锋,李超芹. 橡胶工业. 2014(02)
[5]甲基丙烯酸锌补强氢化丁腈橡胶耐老化性能的研究[J]. 赵明明,孙爱玲,李超芹. 橡胶工业. 2013(10)
[6]炭黑填充橡胶复合材料的宏细观力学行为研究[J]. 李庆,杨晓翔. 机械工程学报. 2013(18)
[7]氢化度与丙烯腈含量对HNBR硫化胶性能的影响[J]. 张成龙,李再峰,白延光,王宁,李岩峰,熊召举. 高分子材料科学与工程. 2013(01)
[8]特种橡胶耐油性能的对比研究[J]. 宋中勤,李宏,胡海华,赵洪国,吴宇,何连成. 特种橡胶制品. 2012(02)
[9]弹性体拉伸取向和应变诱导结晶研究进展[J]. 徐志强,卢咏来,张立群,闫寿科. 高分子学报. 2011(06)
[10]炭黑/蒙脱土并用对HNBR复合材料性能的影响[J]. 刘丽,张如良,刘辉,张天成,黄玉东. 材料科学与工艺. 2011(02)
博士论文
[1]炭黑填充橡胶黏超弹性力学行为的宏细观研究[D]. 胡小玲.湘潭大学 2013
[2]纳米碳酸钙填充室温硫化硅橡胶性能及其补强机理的研究[D]. 彭娅.四川大学 2004
硕士论文
[1]氢化丁腈橡胶及其复合材料的单轴拉伸取向及应变诱导结晶行为的研究[D]. 吴静.北京化工大学 2013
[2]氢化丁腈橡胶的性能和改性[D]. 张东恒.北京化工大学 2002
本文编号：3070988
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