石墨烯作為21世紀的新型材料,因其優(yōu)良的性能而被廣泛應(yīng)用。但在很多場合下使用量問題未解決;氧化石墨烯雖表面眾多含氧基團易分散在水中,但與石墨烯相比,氧化石墨烯表面具有較多缺陷,使用過程性能較差。濕法混煉過程相比于傳統(tǒng)機械混煉橡膠過程具有消耗能源少、對環(huán)境污染小以及膠料混合的更為均勻的特點,但濕法混煉膠在液體中進行分散過程中,性能不穩(wěn)定,且加工過程不連續(xù),耗費時間久的問題未能解決。本文在前人的基礎(chǔ)之上,探討傳統(tǒng)機械混煉橡膠與新型液相層疊法制備橡膠的區(qū)別,從制備工藝上將新型液相層疊法與石墨烯、氧化石墨烯和蒙脫土進行結(jié)合,探索最優(yōu)配方;同時設(shè)計一套裝置,運用液相層疊法的原理,用于連續(xù)化制備膠乳復(fù)合材料,并通過使用Ansys對裝置進行模擬,計算出最合適的氣體壓強及液體流動速度,最終進行復(fù)合材料制備研究對裝置進行測試,對推動新型橡膠加工方法具有重要意義。研究內(nèi)容及研究成果如下:(1)提出了氣體誘導(dǎo)液相層疊制備橡膠復(fù)合材料的方法,與傳統(tǒng)機械混煉方法進行了對比研究,研究了制備方法對復(fù)合材料動態(tài)流變性能、力學(xué)性能、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、炭黑分散性能等的影響。(2)制備了石墨烯/膠乳復(fù)合材料,設(shè)計了正交實驗方案...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
符號說明
1 緒論
    1.1 石墨烯概述
        1.1.1 石墨烯簡介
            1.1.1.1 石墨烯種類
            1.1.1.2 石墨烯制備方法
            1.1.1.3 石墨烯的材料應(yīng)用
        1.1.2 膠乳添加石墨烯復(fù)合材料方法
            1.1.2.1 機械共混法
            1.1.2.2 膠乳共混法
            1.1.2.3 液體共混法
    1.2 蒙脫土概述
        1.2.1 蒙脫土簡介
        1.2.2 蒙脫土混合膠乳制備橡膠復(fù)合材料研究進展
    1.3 還原氧化石墨烯方法
    1.4 膠乳添加石墨烯復(fù)合材料相關(guān)設(shè)備
    1.5 課題意義
    1.6 主要研究內(nèi)容
2 石墨烯/膠乳復(fù)合材料的制備工藝研究
    2.1 干法/液相層疊法制備工藝的確定
        2.1.1 實驗材料
        2.1.2 實驗配方
        2.1.3 試樣制備
            2.1.3.1 干法制備混煉工藝
            2.1.3.2 液體層疊法制備工藝
            2.1.3.3 硫化工藝
        2.1.4 性能測試
            2.1.4.1 無轉(zhuǎn)子流變儀測試
            2.1.4.2 RPA測試
            2.1.4.3 力學(xué)性能
            2.1.4.4 導(dǎo)熱測試
            2.1.4.5 導(dǎo)電測試
            2.1.4.6 炭黑分散
            2.1.4.7 氣密性測試
            2.1.4.8 電鏡測試
        2.1.5 結(jié)果與分析
            2.1.5.1 不同比例炭黑/白炭黑及加工工藝對復(fù)合材料硫化特性的影響
            2.1.5.2 不同比例炭黑/白炭黑加工工藝對材料動態(tài)流變性能的影響
            2.1.5.3 不同比例炭黑/白炭黑及加工工藝對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
            2.1.5.4 不同比例炭黑/白炭黑及加工工藝對復(fù)合材料導(dǎo)電性能的影響
            2.1.5.5 不同比例炭黑/白炭黑及加工工藝對復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響
            2.1.5.6 不同比例炭黑/白炭黑及加工工藝對復(fù)合材料炭黑分散
        2.1.6 小結(jié)
    2.2 液相層疊法加入機械法石墨烯及Hummers法的氧化石墨烯性能比較
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 試樣制備
        2.2.3 性能測試
            2.2.3.1 無轉(zhuǎn)子硫化儀測試
            2.2.3.2 RPA測試
            2.2.3.3 力學(xué)性能
            2.2.3.4 導(dǎo)熱測試
            2.2.3.5 導(dǎo)電測試
        2.2.4 結(jié)果與分析
            2.2.4.1 不同份數(shù)的機械法石墨烯,p1,p2片徑的氧化石墨烯的硫化特性
            2.2.4.2 不同份數(shù)的機械法石墨烯,p1,p2片徑的氧化石墨烯對復(fù)合材料動態(tài)流變性能
            2.2.4.3 不同份數(shù)的機械法石墨烯,p1,p2片徑的氧化石墨烯對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
            2.2.4.4 不同份數(shù)的機械法石墨烯,p1,p2片徑的氧化石墨烯對復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響
            2.2.4.5 不同份數(shù)的機械法石墨烯,p1,p2片徑的氧化石墨烯對復(fù)合材料導(dǎo)電性能的影響
        2.2.5 小結(jié)
3 石墨烯層數(shù)、絮凝劑種類及還原劑種類對氧化石墨烯/膠乳復(fù)合材料影響
    3.1 正交實驗
        3.1.1 正交實驗簡介
        3.1.2 正交實驗設(shè)計
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗原料
        3.2.2 實驗配方
        3.2.3 試樣制備
    3.3 性能測試
        3.3.1 無轉(zhuǎn)子硫變儀
        3.3.2 RPA測試
        3.3.3 力學(xué)性能測試
        3.3.4 導(dǎo)熱測試
        3.3.5 導(dǎo)電測試
        3.3.6 電鏡測試
    3.4 結(jié)果與分析
        3.4.1 復(fù)合材料硫化特性
        3.4.2 力學(xué)性能影響
            3.4.2.1 正交分析最大影響因素
            2.3.4.2 方差分析
            3.4.2.3 力學(xué)性能數(shù)據(jù)
            3.4.2.4 導(dǎo)熱性能
            3.4.2.5 復(fù)合材料動態(tài)硫化性能
            3.4.2.6 炭黑分散測試
            3.4.2.7 電鏡測試
        3.4.3 小結(jié)
    3.5 石墨烯/蒙脫土協(xié)同改性橡膠復(fù)合材料的性能研究
        3.5.1 實驗配方
        3.5.2 實驗制備
        3.5.3 性能測試
            3.5.3.1 RPA測試
            3.5.3.2 力學(xué)性能測試
            3.5.3.3 氣密性測試
        3.5.4 結(jié)果分析
            3.5.4.1 硫化特性
            3.5.4.2 不同份數(shù)蒙脫土制備液體膠乳復(fù)合材料動態(tài)流變性能的影響
            3.5.4.3 不同份數(shù)蒙脫土制備液體膠乳復(fù)合材料的的力學(xué)性能
            3.5.4.4 不同份數(shù)蒙脫土制備液體膠乳復(fù)合材料的氣密性
        3.5.5 小結(jié)
4 氣體誘導(dǎo)液相噴射裝置設(shè)計及優(yōu)化
    4.1 氣體誘導(dǎo)液相噴射裝置設(shè)計
    4.2 氣體誘導(dǎo)液相層疊法噴射裝置組成
        4.2.1 加熱裝置
        4.2.2 傳動裝置
        4.2.3 混合裝置
        4.2.4 儲料裝置
        4.2.5 機架
    4.3 氣體誘導(dǎo)液相噴射制備橡膠層疊復(fù)合材料機理
        4.3.1 噴射紊流的數(shù)學(xué)模型
    4.4 關(guān)鍵部位設(shè)計及優(yōu)化
        4.4.1 氣體誘導(dǎo)液相噴射噴嘴設(shè)計
        4.4.2 網(wǎng)格劃分
        4.4.3 邊界條件的設(shè)定
        4.4.4 結(jié)果分析及討論
            4.4.4.1 速度分析
        4.4.5 基于3D打印的噴嘴制造
    4.5 本章小結(jié)
5 氣體誘導(dǎo)液相層疊法設(shè)備制備膠乳復(fù)合材料研究
    5.1 實驗過程
        5.1.1 實驗材料
        5.1.2 實驗配方
        5.1.3 試樣制備
        5.1.4 性能測試
        5.1.5 結(jié)果與分析
            5.1.5.1 硫化特性
            5.1.5.2 動態(tài)流變性能分析
            5.1.5.3 力學(xué)性能分析
            5.1.5.4 導(dǎo)電導(dǎo)熱性能分析
            5.1.5.5 炭黑分散分析
    5.2 本章小結(jié)
6 全文總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 主要創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
致謝
攻讀研究生學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄



本文編號：3778367