【摘要】：橡膠彈性體本構(gòu)理論是橡膠科學(xué)中非常重要的研究課題。在過去的一個(gè)多世紀(jì)中提出了一些本構(gòu)模型。隨著炭黑增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料研究的深入,發(fā)現(xiàn)了高分子鏈和炭黑聚集體間相互作用一些新現(xiàn)象,如逾滲現(xiàn)象,這些現(xiàn)象需要用新理論進(jìn)行描述。因此,探索增強(qiáng)彈性體復(fù)合材料新理論具有非常重要的意義。本研究的主要內(nèi)容如下：(1)在近期發(fā)現(xiàn)的高分子鏈在炭黑聚集體表面的滑移現(xiàn)象及炭黑聚體間高分子鏈解縛現(xiàn)象的基礎(chǔ)上對(duì)炭黑填充橡膠的大分子網(wǎng)絡(luò)鏈組本構(gòu)模型進(jìn)行了修正,并對(duì)修正前后的本構(gòu)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn),結(jié)果表明修正后本構(gòu)模型結(jié)果比修正前結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的吻合效果更好。(2)采用代表性體積單元(RVE)分析了粒子體積分?jǐn)?shù)、粒子外形、粒子直徑及粒子分散對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明隨著炭黑粒子體積分?jǐn)?shù)的增加,橡膠復(fù)合材料的模量逐漸增大；在一定范圍內(nèi),粒徑越小對(duì)復(fù)合材料的增強(qiáng)越有利；粒子外形為球形、三棱柱、20面體及圓柱形對(duì)復(fù)合材料模量影響大小的排序是：三棱柱圓柱20面體球形；粒子分散度越大,對(duì)應(yīng)的復(fù)合材料的模量越大。(3)采用代表性體積單元(RVE)從細(xì)觀角度研究了納米級(jí)別炭黑粒子粒徑、分散度及粒子外形進(jìn)行了正交仿真實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能影響大小的排序是：粒子體積分?jǐn)?shù)粒子外形分散度。(4)研究了炭黑粒子和橡膠基質(zhì)之間的界面層對(duì)復(fù)合力學(xué)性能的影響程度。研究表明,界面層厚度減小,會(huì)使復(fù)合材料的等效模量變�。缓穸容^小時(shí),界面相對(duì)剛度影響較弱。界面相模量增加,復(fù)合材料等效模量也在增加；復(fù)合材料組成成分承受應(yīng)力排序?yàn)椋侯w粒內(nèi)部應(yīng)力界面層應(yīng)力基體應(yīng)力.
[Abstract]:The constitutive theory of rubber elastomer is a very important research topic in rubber science. Some constitutive models have been proposed in the past century. With the development of carbon black reinforced rubber composites some new phenomena such as percolation between polymer chains and carbon black aggregates have been found which need to be described by new theory. Therefore, it is of great significance to explore the new theory of reinforced elastomer composites. The main contents of this study are as follows: (1) on the basis of the slippage of polymer chains on the surface of carbon black aggregates and the phenomenon of polymer chain unbonding between carbon black polymers, the macromolecular network chain structure of carbon black filled rubber was studied. The model is modified, The experimental results show that the modified constitutive model is in better agreement with the experimental data. (2) the particle volume fraction and particle shape are analyzed by the representative volume unit (RVE). Effects of particle diameter and particle dispersion on mechanical properties of composites. The results show that the modulus of rubber composites increases gradually with the increase of volume fraction of carbon black particles, and the smaller the particle size is, the more favorable the composite is. The order of the influence of triangular prism on the modulus of composite material is as follows: the shape of triangular prism is spherical, the dispersion of particles is larger, (3) the particle size, dispersion and shape of nano-sized carbon black particles were studied from the meso point of view by the representative volume unit (RVE). The results show that the order of influence on the mechanical properties of composites is particle volume fraction particle shape dispersion. (4) the influence of the interfacial layer between carbon black particles and rubber matrix on the composite mechanical properties is studied. The results show that the thickness of the interface layer decreases the equivalent modulus of the composite is smaller and the relative stiffness of the interface is weaker when the thickness is small. The equivalent modulus of the composite increases with the increase of the interfacial mode, and the composition of the composite is in the order of the stress in the interfacial layer of the particle and the stress matrix stress in the interfacial layer.
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ334;TB33

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本文編號(hào)：2203443