橡膠復(fù)合材料具有獨(dú)特的粘彈性、低彈性模量和可逆形變等特性,在交通運(yùn)輸、密封防護(hù)、減震阻尼等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。橡膠制品在實(shí)際使用時(shí),需要長期經(jīng)受準(zhǔn)靜態(tài)或者周期性動態(tài)載荷的作用,長此以往橡膠材料會逐漸破壞失效,帶來巨大的安全隱患或者造成重大經(jīng)濟(jì)損失。因此,研究橡膠復(fù)合材料的疲勞性能對于橡膠制品的制備和使用具有重要意義。本論文探究并揭示填料類型、填料分散網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、填料與橡膠界面作用對橡膠復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度以及疲勞性能的影響規(guī)律,從而為高強(qiáng)度、抗疲勞橡膠納米復(fù)合材料的設(shè)計(jì)與制備提供了新的策略。本論文研究內(nèi)容如下:（1）系統(tǒng)研究了球形白炭黑（SiO2）、管狀碳納米管（CNT）、片層氧化石墨烯（GO）三種不同形狀系數(shù)填料單獨(dú)使用時(shí)對丁苯橡膠（SBR）復(fù)合材料填料分散狀態(tài)與填料網(wǎng)絡(luò)微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)強(qiáng)度、裂紋擴(kuò)展行為,以及裂紋斷面形貌與元素分布等的影響。結(jié)果表明:CNT或GO更容易在較低填充量時(shí)形成互相搭接的填料網(wǎng)絡(luò),這種結(jié)構(gòu)對于SBR復(fù)合材料的定伸應(yīng)力提升顯著;疲勞裂紋擴(kuò)展速率和裂紋斷面形貌與填料類型和用量密切相關(guān);當(dāng)三種不同填料增強(qiáng)的SBR復(fù)合材料具有相同硬度時(shí),SiO2/SBR和GO/SBR復(fù)合材料... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：179 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１＿１白炭黑表面硅羥基結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｈｙｄｒｏｘｙｌ?ｇｒｏｕｐｓ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｏｆ?ｓｉｌｉｃａ??

４５，４６］、靜電自組裝［４７］、表面活性劑修飾［４８］、表面物理包覆【４９］等作用對ＣＮＴ進(jìn)行??改性，這些方法可提高ＣＮＴ在橡膠基體中的分散性，或者利用改性劑作為界面調(diào)節(jié)??劑強(qiáng)化ＣＮＴ與橡膠基體間的界面作用等。此外，ＣＮＴ與橡膠基體的復(fù)合手段對其分??散性也具有重要影響，比如采用乳液復(fù)合［５Ｑ，５１］、溶液復(fù)合１５２］或者超聲波輔助分散混合??［５３］等也會對ＣＮＴ的分散性起到積極作用。??Ｂａｉ等［５４］將羥基封端硅橡膠（ＤＢＴＤＬ）通過共價(jià)鍵接枝在ＣＮＴ表面，制備過程??如圖１－３所示，然后采用溶液復(fù)合法將其加入到甲基苯基硅橡膠（ＰＭＰＳ）中，改性后??的ＣＮＴ在ＰＭＰＳ中具有良好的分散性和較強(qiáng)的界面作用，ＰＭＰＳ復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)??度和耐熱穩(wěn)定性明顯改善。均勻分散的ＣＮＴ構(gòu)建的填料網(wǎng)絡(luò)一方面抑制了?ＰＭＰＳ在??氮?dú)庀碌姆纸�，另一方面抑制了空氣中的氧氣在ＰＭＰＳ基體中的擴(kuò)散，從而有效提高??ＰＭＰＳ復(fù)合材料的阻隔性能。??ＣＮＴｓ－ＣＯＯＨ?Ｖ?ＣＮＴｓ－ＡＰＴＳ??．峰＃卜??ＣＮＴｓ－ＨＰＤＭＳ??Ｈ〇４ｒ？０?ｒ．??——＾斷＾７。＋屮??圖１－３?ＣＮＴ表面接枝ＨＰＤＭＳ分子鏈機(jī)理示意圖［５４］??Ｆｉｇ．?１－３?Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ＨＰＤＭＳ?ｃｈａｉｎｓ?ｇｒａｆｔｉｎｇ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｏｆ?ＣＮＴｔ５４１??Ｙａｎｇ等人ｔ４９］利用羅丹寧分子在ＣＮＴ表面氧化聚合形成聚羅丹寧的包覆層，改善??ＣＮＴ的表面化學(xué)性質(zhì)，利用橡膠工業(yè)中常用的雙輥開煉機(jī)將聚羅丹寧包覆后的ＣＮＴ??與ＳＢＲ進(jìn)行機(jī)械剪切復(fù)合，制備過程如圖１－４所示。利用聚羅丹寧分子結(jié)構(gòu)中異構(gòu)變??形形成的巰基

?第一章緒論???Ｓｌｉｅ．ｒｌ．，?５??ＭＣＮＴ?ＰＣＮＴ＾＾?＂??Ｍ？ｌｔｉｗｉｌｌｃｔｒｌ？＿ＭＭｌ＿ｌ？?ＰｕｌｙｒｋＭｉｕｉＭＣＭｉｉｉｉｇ?Ｃｒｔｆｔｅ４ＳＢＩＵＩ？ｌａ?ＧＣＮＴ??圖１－４聚多巴胺改性ＣＮＴ機(jī)理圖［４９１??Ｆｉｇ．?１－４?Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｏｌｙｄｏｐａｍｉｎｅ?ｍｏｄｉｆｉｅｄ?ＣＮＴｔ４９］??１．３．３石墨烯概述??石墨烯是碳原子以ｓｐ２雜化結(jié)構(gòu)形成的具有單原子厚度的二維片層碳材料，該材??料最早由曼徹斯特大學(xué)的Ｇｅｉｍ和Ｎｏｖｏｓｅｌｏｖ教授在２００４年成功制備并且觀察到單片??層的石墨烯結(jié)構(gòu)［５５】。因?yàn)楫?dāng)時(shí)人們普遍認(rèn)為，作為二維晶體的石墨烯在熱力學(xué)上是不??穩(wěn)定的，因此無法單獨(dú)存在于自然界中［５６］。然而兩位科學(xué)家通過巧妙的設(shè)計(jì)成功制備??并且觀察到石墨烯片層結(jié)構(gòu)，因此獲得了?２０１０年諾貝爾物理學(xué)獎［５７］。石墨烯是碳材??料家族的基本結(jié)構(gòu)組成單元，如圖１－５所示，石墨烯包裹可以形成零維的富勒烯，卷??曲可以形成一維的碳納米管，堆疊可以形成三維的石墨［５８］。石墨烯獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和幾何??尺寸賦予其許多獨(dú)特的性能，比如超高的比表面積（２６３０?ｍ２／ｇ），優(yōu)異的物理機(jī)械強(qiáng)??度（楊氏模量高達(dá)ｌＴＰａ，拉伸強(qiáng)度高達(dá)１３０?ＧＰａ）、超高的室溫載流子遷移速率（１５０００??ｃｍＬＶ＋Ｓ－１），優(yōu)異的導(dǎo)熱（ＳＳＯＯＷ．ｍ＋Ｋ－１：＾５９］。這些優(yōu)異的性能使它在電子屏蔽器件、??儲能材料、納米復(fù)合材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，石墨烯被譽(yù)為“２１世紀(jì)的神奇材??料”【６０］。??．釔滅縛騎致??％?ＳＩ??＾?ｉｓ??ｍ?鐵做??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3608500