石墨烯自身具備優(yōu)良的力學、光學、熱學和電學性能,在材料、化學、物理、生物等所有的研究領域具有重要的應用前景。石墨烯作為優(yōu)良填料填充到天然橡膠中,制備得到石墨烯天然橡膠復合材料。制備的工藝有熔融共混、溶液共混和乳液共混常見三種,以此來改善石墨烯在天然橡膠基體中的分散程度。本文采用機械共混的方法制備了石墨烯天然橡膠復合材料,并分別對實驗樣品進行多種檢測,得到其測量結果,分析了復合材料的力學性能、導熱性能、動態(tài)力學性能和導電性能。研究發(fā)現(xiàn),當石墨烯的質量份數(shù)為3g時,導熱率會隨著溫度的增加而不斷升高。相較于未加石墨烯,3g石墨烯的力學性能較好,導熱性能較好,耐磨性能較好,動態(tài)力學性能中損耗因子最小,很大程度上降低了滾動阻力。設計多指標正交試驗,通過計算得到極差R的大小,諸因素對各指標的顯著性順序為:拉伸強度為C→A→B,斷裂伸長率為A→C→B。拉伸強度指標的好的試驗條件為A3B4C1,斷裂伸長率指標的好的試驗條件為A4B4C1;在計算得到的真應力與真應變數(shù)值中,試驗條件為A3B3C1的數(shù)值最大,綜合平衡后的好的試驗條件為A3B4C1,因素的質量份數(shù)分別為41g炭黑、4g石墨烯、1g白炭黑,對... 

【文章來源】：青島科技大學山東省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

單層石墨烯及其派生物示意圖[6]

石墨烯/天然橡膠復合材料性能的實驗研究與分形微觀表征14圖2-1石墨烯天然橡膠復合材料的硫化特性曲線Fig.2-1Thecuringcharacteristiccurveofgraphenenaturalrubbercomposite2.5.2天然橡膠復合材料的力學性能表2-3是填充石墨烯不同質量份數(shù)下橡膠復合材料的力學性能參數(shù)。從表中可以看出，隨著橡膠體系中石墨烯填料用量的增加，力學性能參數(shù)拉伸強度、斷裂伸長率和撕裂強度相比較于未添加石墨烯的天然橡膠復合材料有明顯的增加。表2-3天然橡膠復合材料力學性能實驗數(shù)據(jù)Tab.2-3TheexperimentaldataofmechanicalpropertiesofnaturalrubbercompositesGE/（g）Tensilestrength/MPaElongationatbreak/%Tearstrength/kN/m0（20#）15.508245.20926.0151（21#）23.951263.03333.2632（22#）23.355273.60041.6223（23#）24.412287.98736.4334（24#）24.403277.67432.7695（25#）24.309276.52837.6386（26#）24.820269.78039.410表2-3中石墨烯質量份數(shù)為2g，4g，6g時對應的拉伸強度分別為23.355MPa，24.403MPa，24.820MPa，相較于未加石墨烯的天然橡膠復合材料（拉伸強度為15.508MPa）分別高出51%，57%，60%，推測是因為石墨烯在橡膠基體中分散的更為均勻，因此形成了較大且數(shù)量增多的填料網(wǎng)格結構。復合材料的斷裂伸長率變化趨勢是先增大后減小，但是都比未添加石墨烯的復合材料的數(shù)值大，當石墨烯的質

青島科技大學研究生學位論文23在石墨烯質量份數(shù)達到最大份數(shù)4g時，炭黑/白炭黑的份數(shù)逐漸減小時，硫化時間和焦燒時間呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。這可能是炭黑和白炭黑各自的比表面積有關，比表面積越小，膠料硫化速度就越快，硫化時間就越短，進而影響天然橡膠復合材料的力學性能。表3-4CB/GE/SiO2對天然橡膠復合材料的硫化參數(shù)Tab.3-4ThevulcanizationparametersofCB/GE/SiO2fornaturalrubbercompositesCB/GE/SiO2MH/（dNm）ML/（dNm）（MH-ML）/（dNm）Tc90/minTs2/min1#23.920.8623.068.171.752#23.761.122.66102.223#30.371.3429.0311.022.034#32.041.3130.739.911.795#11.590.5511.049.862.626#12.970.612.378.572.167#13.070.5812.4910.122.68#13.680.5113.1710.192.69#11.940.4511.499.472.5710#13.010.5912.429.32.3211#12.340.5211.827.742.0912#12.960.5312.439.062.3413#11.930.5411.399.462.5714#10.670.4710.29.112.6515#12.310.5211.798.522.216#11.530.3911.148.492.25圖3-1CB/GE/SiO2對天然橡膠復合材料的硫化特性曲線Fig.3-1ThecuringcharacteristiccurveofCB/GE/SiO2onnaturalrubbercomposites

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本文編號：3375721