不同橡胶材料的弹热效应研究

发布时间：2020-04-25 21:09

【摘要】：本文以天然橡胶,硅橡胶,顺丁橡胶,丁苯橡胶和氯磺化聚乙烯为研究对象,利用弹热理论和基于统计理论的高弹性本构方程,对橡胶拉伸—回复形变过程中的热效应进行了研究:先以500mm/min的加载速率对应每种橡胶的最大应变进行重复循环实验,来消除mullins效应;其次,在500mm/min的速率下对消除了mullins效应的实验试件再次进行拉伸-回复实验,并比较不同橡胶材料的形变温升,选择最小温升所对应的试件,分别以不同速率加载,得到温度随速率的变化图;找到接近绝热条件的加载速率,并以此速率对所有橡胶材料进行不同拉伸比的实验研究,主要结论如下:1对所有材料而言,当循环加载9次后,即可认为其消除了mullins效应;2对比所有材料的形变温升,硅橡胶的热效应最小,故对其进行不同速率的拉伸实验,并得到在500mm/min及高于此速率时,可以把拉伸过程近似当作绝热条件;3对消除mullins效应的橡胶材料在拉伸过程的应力应变曲线进行高斯拟合,得到每种橡胶的单位体积网链数,可看做交联度,分别为氯磺化聚乙烯丁苯橡胶顺丁橡胶天然橡胶硅橡胶,其中,前三种远大于后两种;4通过比对这五种橡胶材料的温升随应变的变化,可以得出,在拉伸-回复过程中,天然橡胶和硅橡胶,顺丁橡胶都出现了结晶-解晶现象;而丁苯橡胶不发生结晶,氯磺化聚乙烯因为其本体聚乙烯塑料的性质作用,使得其在变形过程中发生类似塑性变形,产生了很大的不可逆损耗;5对橡胶弹热效应影响较大的因素分别为交联度,结晶度,弹性,以及不可逆度;6弹热系数并不是我们所追寻的最佳弹热材料的评判标准,还应考虑不可逆性,材料寿命等因素。综合所有因素,天然橡胶在这五种材料中的表现优异,可作为弹热材料应用到固态制冷中。硅橡胶,顺丁橡胶和丁苯橡胶作为弹热制冷材料仍有较大潜力,只要调配好分子之间的交联度(在本次研究材料的基础上增加硅橡胶的交联度,减少顺丁和丁苯橡胶的交联度);7对天然橡胶进行循环分析,得到系统温升为5.2℃,理想制冷系数是蒸汽压缩制冷系统的大约20倍,这说明橡胶材料,尤其是天然橡胶具有很大的应用潜力,但实际制冷系数为1.648,未来应加强换热和系统设计。
【图文】：

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【学位授予单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ330.7

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