碳材料对天然橡胶介电及导热性能的影响研究

发布时间：2023-10-14 07:09

　　天然橡胶是一种纯天然的高分子材料,综合性能十分全面。我国是世界最大的橡胶消耗国家,橡胶生产过程中需要进行硫化,会消耗和浪费大量的能量,微波硫化橡胶可以有效的解决这一问题。橡胶介电特性及导热性能与其微波加热传热特性密切相关。为分析碳材料对天然橡胶介电性能和导热性能的影响,本文进行了以下几个方面的研究:1.制备了份量不同炭黑_天然橡胶复合材料、石墨烯_天然橡胶复合材料、碳纳米管_天然橡胶复合材料的混炼胶,测量了试样的介电参数,分析不同频率、温度、碳材料种类和碳材料的份量变化对介电参数的影响。2.利用分子动力学构建不同种类和份量的碳材料与天然橡胶的分子模型,预测不同碳材料以及份量的不同对天然胶导热系数的影响。利用COMSOL仿真软件,研究界面热阻和各向异性对复合材料导热性能的影响。3.通过COMSOL模拟研究了不同碳材料与天然橡胶复合材料的在微波加热时的温度分布,以及复介电常数的实部、虚部、导热系数、橡胶层数对橡胶体温度分布的影响。4.通过实验表征的方式研究不同碳材料对天然胶接触热阻的影响。利用COMSOL仿真软件,研究微波加热时接...

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
符号说明
1 绪论
    1.1 橡胶工业发展现状和“新旧动能”政策
    1.2 微波加热机理
    1.3 有关橡胶的微波技术发展以及应用情况
    1.4 纳米尺度传热特性研究情况
        1.4.1 碳纳米管的传热特性研究
        1.4.2 石墨烯的传热特性研究
        1.4.3 碳纳米管、石墨烯与聚合物复合材料的传热特性研究
    1.5 模拟仿真在聚合物传热方面的研究
    1.6 存在问题及本文主要研究内容
        1.6.1 目前存在的问题
        1.6.2 主要研究内容
2 温度、碳材料种类和组分对橡胶介电性能的影响
    2.1 实验胶片的制备
        2.1.1 实验原料的选择和密炼配方
        2.1.2 仪器介绍
        2.1.3 样品胶片密炼的成型过程
        2.1.4 设置不同配方的混炼橡胶编号
    2.2 样品胶片介电性能参数的实验测定
        2.2.1 测量设备
        2.2.2 校准阻抗分析仪系统
        2.2.3 测试样品制备与仪器的设定
    2.3 实验结果
        2.3.1 炭黑_橡胶复合材料复介电常数随温度的变化规律
        2.3.2 石墨烯_橡胶复合材料复介电常数随温度的变化规律
        2.3.3 碳纳米管_橡胶复合材料复介电常数随温度的变化规律
    2.4 实验结果分析
    2.5 本章小结
3 碳材料对天然橡胶导热系数的影响
    3.1 导热机理
    3.2 分子动力学模拟导热系数
        3.2.1 分子动力学模拟的实际步骤
        3.2.2 模型建立
        3.2.3 模型构建与处理
        3.2.4 Lampps模拟结果
    3.3 探针法测导热系数
        3.3.1 测试原理
        3.3.2 测量装置与方法
        3.3.3 测试结果
    3.4 研究界面热阻和各向异性对导热系数的影响
        3.4.1 界面热阻对导热系数的影响
        3.4.2 各向异性对导热系数的影响
    3.5 本章小结
4 碳材料对橡胶微波加热温度场的影响
    4.1 复合材料温度场分析
        4.1.1 填充物对温度场的影响
        4.1.2 橡胶层数对温度场的影响
    4.2 复介电参数和导热系数对温度分布的影响
        4.2.1 复介电参数实部对温度分布的影响
        4.2.2 复介电参数虚部对温度分布的影响
        4.2.3 导热系数对温度分布的影响
    4.3 本章小结
5 接触热阻对温度场的影响
    5.1 接触热阻测量方法
    5.2 填料对接触热阻的影响
    5.3 实验设置
        5.3.1 实验设定
        5.3.2 实验平台搭建
        5.3.3 结果分析
    5.4 接触热阻对温度分布的影响
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 主要结论及创新点
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3853839