石墨烯作為21世紀(jì)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(chǎng)合下使用量問(wèn)題未解決;氧化石墨烯雖表面眾多含氧基團(tuán)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(guò)程性能較差。濕法混煉過(guò)程相比于傳統(tǒng)機(jī)械混煉橡膠過(guò)程具有消耗能源少、對(duì)環(huán)境污染小以及膠料混合的更為均勻的特點(diǎn),但濕法混煉膠在液體中進(jìn)行分散過(guò)程中,性能不穩(wěn)定,且加工過(guò)程不連續(xù),耗費(fèi)時(shí)間久的問(wèn)題未能解決。本文在前人的基礎(chǔ)之上,探討傳統(tǒng)機(jī)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(jìn)行結(jié)合,探索最優(yōu)配方;同時(shí)設(shè)計(jì)一套裝置,運(yùn)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(guò)使用Ansys對(duì)裝置進(jìn)行模擬,計(jì)算出最合適的氣體壓強(qiáng)及液體流動(dòng)速度,最終進(jìn)行復(fù)合材料制備研究對(duì)裝置進(jìn)行測(cè)試,對(duì)推動(dòng)新型橡膠加工方法具有重要意義。研究?jī)?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(jī)械混煉方法進(jìn)行了對(duì)比研究,研究了制備方法對(duì)復(fù)合材料動(dòng)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(jì)了正交實(shí)驗(yàn)方案...

【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
符號(hào)說(shuō)明
1 緒論
    1.1 石墨烯概述
        1.1.1 石墨烯簡(jiǎn)介
            1.1.1.1 石墨烯種類(lèi)
            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(jī)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(jiǎn)介
        1.2.2 蒙脫土混合膠乳制備橡膠復(fù)合材料研究進(jìn)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?jī)?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(shí)驗(yàn)材料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)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(cè)試
            2.1.4.1 無(wú)轉(zhuǎn)子流變儀測(cè)試
            2.1.4.2 RPA測(cè)試
            2.1.4.3 力學(xué)性能
            2.1.4.4 導(dǎo)熱測(cè)試
            2.1.4.5 導(dǎo)電測(cè)試
            2.1.4.6 炭黑分散
            2.1.4.7 氣密性測(cè)試
            2.1.4.8 電鏡測(cè)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(duì)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(duì)材料動(dòng)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(jī)械法石墨烯及Hummers法的氧化石墨烯性能比較
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.2.2 試樣制備
        2.2.3 性能測(cè)試
            2.2.3.1 無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀測(cè)試
            2.2.3.2 RPA測(cè)試
            2.2.3.3 力學(xué)性能
            2.2.3.4 導(dǎo)熱測(cè)試
            2.2.3.5 導(dǎo)電測(cè)試
        2.2.4 結(jié)果與分析
            2.2.4.1 不同份數(shù)的機(jī)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(jī)械法石墨烯,p1,p2片徑的氧化石墨烯對(duì)復(fù)合材料動(dòng)態(tài)流變性能
            2.2.4.3 不同份數(shù)的機(jī)械法石墨烯,p1,p2片徑的氧化石墨烯對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
            2.2.4.4 不同份數(shù)的機(jī)械法石墨烯,p1,p2片徑的氧化石墨烯對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響
            2.2.4.5 不同份數(shù)的機(jī)械法石墨烯,p1,p2片徑的氧化石墨烯對(duì)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(lèi)及還原劑種類(lèi)對(duì)氧化石墨烯/膠乳復(fù)合材料影響
    3.1 正交實(shí)驗(yàn)
        3.1.1 正交實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介
        3.1.2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)配方
        3.2.3 試樣制備
    3.3 性能測(cè)試
        3.3.1 無(wú)轉(zhuǎn)子硫變儀
        3.3.2 RPA測(cè)試
        3.3.3 力學(xué)性能測(cè)試
        3.3.4 導(dǎo)熱測(cè)試
        3.3.5 導(dǎo)電測(cè)試
        3.3.6 電鏡測(cè)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(dòng)態(tài)硫化性能
            3.4.2.6 炭黑分散測(cè)試
            3.4.2.7 電鏡測(cè)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(shí)驗(yàn)配方
        3.5.2 實(shí)驗(yàn)制備
        3.5.3 性能測(cè)試
            3.5.3.1 RPA測(cè)試
            3.5.3.2 力學(xué)性能測(cè)試
            3.5.3.3 氣密性測(cè)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(dòng)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(jì)及優(yōu)化
    4.1 氣體誘導(dǎo)液相噴射裝置設(shè)計(jì)
    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(dòng)裝置
        4.2.3 混合裝置
        4.2.4 儲(chǔ)料裝置
        4.2.5 機(jī)架
    4.3 氣體誘導(dǎo)液相噴射制備橡膠層疊復(fù)合材料機(jī)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(jì)及優(yōu)化
        4.4.1 氣體誘導(dǎo)液相噴射噴嘴設(shè)計(jì)
        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(shí)驗(yàn)過(guò)程
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        5.1.2 實(shí)驗(yàn)配方
        5.1.3 試樣制備
        5.1.4 性能測(cè)試
        5.1.5 結(jié)果與分析
            5.1.5.1 硫化特性
            5.1.5.2 動(dòng)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?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
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(hào)：3778367