本文關(guān)鍵詞：丁腈橡膠復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析及分子模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本課題采用全原子分子動(dòng)力學(xué)模擬方法并與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合從分子層面對(duì)有機(jī)小分子/丁腈橡膠復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行量化研究,分析了微觀結(jié)構(gòu)與材料阻尼性能之間的相互關(guān)系,解釋了有機(jī)小分子增強(qiáng)橡膠阻尼材料阻尼性能的微觀機(jī)理。研究主要內(nèi)容包括：(1)相容性是選擇合適有機(jī)雜化組分的重要依據(jù),也對(duì)有機(jī)雜化橡膠阻尼材料的性能有決定性作用,所以對(duì)相容性與阻尼性的關(guān)系進(jìn)行探討；(2)橡膠阻尼材料作為一種重要的戰(zhàn)略資源,對(duì)性能的要求越來(lái)越高,丁腈橡膠與聚氯乙烯共混材料這種新型橡塑并用材料的應(yīng)用會(huì)帶來(lái)更多的驚喜;(3)對(duì)橡膠阻尼材料來(lái)說(shuō),加工溫度、壓力對(duì)其最終的性能有較大的影響�；谝陨蟽�(nèi)容,本課題的研究步驟如下：首先,采用分子模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方式對(duì)含有受阻酚AO-60小分子的丁腈橡膠NBR復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)及阻尼性能的關(guān)系進(jìn)行了研究;其次對(duì)于不同丙烯腈含量的AO-60/NBR復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量研究,分析它們與材料相容性及阻尼性能之間的相互關(guān)系;再次對(duì)于受阻酚AO-80小分子增強(qiáng)NBR/PVC共混膠的阻尼性能與力學(xué)性能進(jìn)行探討；最后,對(duì)于不同AO-60含量的AO-60/NBR復(fù)合材料的溫度、壓力和體積之間的相互關(guān)系進(jìn)行了討論,根據(jù)復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)和等溫壓縮系數(shù)隨溫度和壓力的變化,對(duì)復(fù)合材料在實(shí)際加工過(guò)程中的尺寸穩(wěn)定性進(jìn)行了探討。本論文的第一部分(論文第三章)研究中,制備了含有不同含量的受阻酚AO-60小分子的AO-60/NBR橡膠復(fù)合材料,通過(guò)分子模擬對(duì)體系的氫鍵、結(jié)合能和自由體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行了分析,結(jié)果表明AO-60小分子與NBR基體間形成兩種類型的氫鍵：AO-60小分子與NBR基體間的氫鍵及AO-60小分子間的氫鍵,并且當(dāng)體系中AO-60含量達(dá)到一定值時(shí)(36份),AO-60/NBR (36/100)體系的氫鍵數(shù)量最多、結(jié)合能最大、自由體積分?jǐn)?shù)最小,這都使得聚合物分子鏈的自由移動(dòng)空間最小,內(nèi)部摩擦力增強(qiáng),破壞氫鍵所需要能耗最高。DSC和DMA實(shí)測(cè)結(jié)果證實(shí)AO-60含量為36份時(shí),體系的相容性較好,阻尼性能最佳,而AO-60含量多于36份時(shí),AO-60和基體間發(fā)生了相分離。結(jié)果表明可以通過(guò)控制體系中受阻酚小分子AO-60的含量,從而調(diào)節(jié)AO-60與NBR之間的氫鍵數(shù)量,以獲得擁有最佳阻尼性能的復(fù)合材料。本論文的第二部分(論文第四章)研究中,采用分子模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式研究了丙烯腈含量對(duì)NBR橡膠與受阻酚AO-60小分子相容性及阻尼性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)受阻酚AO-60小分子與丙烯腈含量為41%的N220S基體相容性較差,與丙烯腈含量為34%的N230S基體相容性較好。在AO-60添加份數(shù)相同的情況下,AO-60/N230S復(fù)合材料比AO-60/N220S復(fù)合材料含有更多的氫鍵數(shù)量和更高的結(jié)合能,這些都意味著AO-60與N230S基體間有著更強(qiáng)的相互作用,從而N230S橡膠復(fù)合材料的阻尼性能更好。本論文的第三部分(論文第五章)研究中,通過(guò)分子模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方式對(duì)不同AO-80含量的AO-80/NBR/PVC三元體系的微觀結(jié)構(gòu)、阻尼性能及力學(xué)性能進(jìn)行了分析。分子模擬結(jié)果顯示當(dāng)AO-80小分子含量從0份添加到99份過(guò)程中,體系的氫鍵數(shù)量、結(jié)合能均是逐漸增加,因此預(yù)測(cè)體系的阻尼性能和力學(xué)性能都將逐步提高。SEM、DSC和DMA試驗(yàn)與模擬結(jié)果相一致。由于交聯(lián)作用及拉伸過(guò)程中氫鍵的反復(fù)形成與破壞,AO-80/NBR/PVC體系拉伸強(qiáng)度增加。本論文的第四部分(論文第六章)研究中,對(duì)不同AO-60含量的AO-60/NBR復(fù)合材料進(jìn)行了壓力-體積-溫度(PVT)測(cè)試。采用Tait方程對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析,并用Matlab數(shù)學(xué)軟件對(duì)Tait方程進(jìn)行擬合,得到了復(fù)合材料的Tait方程參數(shù),并進(jìn)一步對(duì)復(fù)合材料的熱物性(熱膨脹系數(shù)口和等溫壓縮系數(shù)β)進(jìn)行分析。研究了復(fù)合材料的α和β與溫度和壓力的制約關(guān)系,發(fā)現(xiàn)體系熱膨脹系數(shù)α和等溫壓縮系數(shù)β隨著壓力和溫度的改變都會(huì)有所變化,但對(duì)壓力更敏感,此復(fù)合材料的尺寸穩(wěn)定性有待提高。
【關(guān)鍵詞】：丁腈橡膠復(fù)合材料 分子模擬 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能 阻尼 受阻酚 氫鍵
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB33
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集5-6
• 摘要6-9
• ABSTRACT9-19
• 主要縮寫(xiě)符號(hào)和物理符號(hào)說(shuō)明19-21
• 第一章 緒論21-46
• 1.1 課題來(lái)源21
• 1.2 橡膠阻尼材料的發(fā)展21-28
• 1.2.1 橡膠阻尼材料的發(fā)展及研究現(xiàn)狀21-24
• 1.2.2 橡膠膠種對(duì)橡膠復(fù)合材料阻尼性能的影響24-25
• 1.2.3 小分子對(duì)橡膠復(fù)合材料阻尼性能的影響25-27
• 1.2.4 丁腈橡膠復(fù)合材料的發(fā)展及研究現(xiàn)狀27-28
• 1.3 橡膠材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析28-31
• 1.3.1 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能29
• 1.3.2 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的表征及測(cè)試29-31
• 1.4 分子模擬技術(shù)在橡膠方面的應(yīng)用31-35
• 1.4.1 分子模擬技術(shù)的發(fā)展與方法31-33
• 1.4.2 分子動(dòng)力學(xué)模擬33-34
• 1.4.3 目前分子動(dòng)力學(xué)模擬在橡膠復(fù)合材料方面的應(yīng)用34-35
• 1.5 論文選題的立論、目的和意義及研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新之處35-39
• 1.5.1 論文的立論、目的和意義35
• 1.5.2 本課題的主要研究?jī)?nèi)容35-36
• 1.5.3 技術(shù)方案(技術(shù)路線、技術(shù)措施)36-38
• 1.5.4 本課題的創(chuàng)新之處38-39
• 參考文獻(xiàn)39-46
• 第二章 模擬方法與實(shí)驗(yàn)技術(shù)46-65
• 2.1 模擬方法46-56
• 2.1.1 力場(chǎng)選擇46-47
• 2.1.2 模型搭建47-49
• 2.1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化過(guò)程49
• 2.1.4 結(jié)構(gòu)弛豫過(guò)程49-51
• 2.1.5 分子動(dòng)力學(xué)模擬參數(shù)的獲取51-56
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分56-62
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原材料及配方設(shè)計(jì)56-57
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及測(cè)試儀器57-58
• 2.2.3 橡膠復(fù)合材料的制備工藝流程58-60
• 2.2.4 實(shí)驗(yàn)表征測(cè)試方法60-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 第三章 分子模擬與實(shí)驗(yàn)對(duì)AO-60/NBR微觀結(jié)構(gòu)與阻尼性能分析65-85
• 3.1 引言65
• 3.2 受阻酚AO-60/NBR復(fù)合材料模擬分析65-76
• 3.2.1 AO-60/NBR復(fù)合材料的模擬策略65-67
• 3.2.2 模擬體系平衡的判定67-69
• 3.2.3 模擬對(duì)AO-60/NBR復(fù)合材料的氫鍵分析69-72
• 3.2.4 模擬對(duì)AO-60/NBR復(fù)合材料中結(jié)合能分析72
• 3.2.5 模擬對(duì)AO-60/NBR復(fù)合材料中徑向分布函數(shù)分析72-74
• 3.2.6 模擬對(duì)AO-60/NBR復(fù)合材料的自由體積分?jǐn)?shù)分析74-75
• 3.2.7 AO-60/NBR分子模擬部分小結(jié)75-76
• 3.3 受阻酚AO-60/NBR橡膠復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)制備及表征76-82
• 3.3.1 AO-60/NBR橡膠復(fù)合材料的制備76
• 3.3.2 紅外光譜對(duì)AO-60/NBR復(fù)合材料的分析76-77
• 3.3.3 核磁光譜對(duì)AO-60/NBR復(fù)合材料的分析77-79
• 3.3.4 AO-60/NBR復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變分析79-80
• 3.3.5 AO-60/NBR復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析80-82
• 3.4 本章結(jié)論82
• 參考文獻(xiàn)82-85
• 第四章 AO-60添加到不同NBR的分子模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比85-100
• 4.1 引言85
• 4.2 AO-60添加到不同NBR基體的分子模擬研究85-91
• 4.2.1 不同丙烯腈含量的AO-60/NBR的建模過(guò)程85-89
• 4.2.2 不同丙烯腈含量的AO-60/NBR復(fù)合材料的氫鍵監(jiān)測(cè)89-90
• 4.2.3 不同丙烯腈含量的AO-60/NBR復(fù)合材料的結(jié)合能90-91
• 4.3 AO-60添加到不同NBR基體的實(shí)驗(yàn)表征91-97
• 4.3.1 不同丙烯腈含量的AO-60/NBR復(fù)合材料的制備91
• 4.3.2 不同丙烯腈含量的AO-60/NBR復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)91-92
• 4.3.3 不同丙烯腈含量的AO-60/NBR復(fù)合材料的紅外譜圖92-94
• 4.3.4 DSC對(duì)不同丙烯腈含量的AO-60/NBR相容性驗(yàn)證94-95
• 4.3.5 不同丙烯腈含量的AO-60/NBR的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能95-97
• 4.4 本章結(jié)論97
• 參考文獻(xiàn)97-100
• 第五章 分子模擬和實(shí)驗(yàn)對(duì)AO-80/NBR/VC結(jié)構(gòu)與性能研究100-114
• 5.1 前言100-101
• 5.2 AO-80/NBR/PVC復(fù)合材料的分子模擬研究101-106
• 5.2.1 AO-80/NBR/PVC復(fù)合材料建模過(guò)程101-102
• 5.2.2 AO-80/NBR/PVC復(fù)合材料模擬分析102-106
• 5.3 AO-80/NBR/PVC復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)表征106-112
• 5.3.1 AO-80/NBR/PVC復(fù)合材料的制備106
• 5.3.2 AO-80/NBR/PVC復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)106-107
• 5.3.3 AO-80/NBR/PVC復(fù)合材料的紅外譜圖107-108
• 5.3.4 AO-80/NBR/PVC復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變108-109
• 5.3.5 AO-80/NBR/PVC復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能109-111
• 5.3.6 AO-80/NBR/PVC復(fù)合材料的力學(xué)性能111-112
• 5.4 本章結(jié)論112
• 參考文獻(xiàn)112-114
• 第六章 AO-60/NBR復(fù)合材料的壓力-體積-溫度關(guān)系與熱物性分析114-127
• 6.1 引言114
• 6.2 AO-60/NBR復(fù)合材料的PVT關(guān)系114-118
• 6.2.1 AO-60/NBR復(fù)合材料的PVT測(cè)試114
• 6.2.2 AO-60/NBR復(fù)合材料物性參數(shù)114-115
• 6.2.3 AO-60/NBR復(fù)合材料PVT結(jié)果115-118
• 6.3 AO-60/NBR復(fù)合材料的熱物性118-125
• 6.3.1 Tait方程結(jié)合Matlab軟件對(duì)PVT數(shù)據(jù)的擬合118-121
• 6.3.2 熱物性的分析121-125
• 6.4 結(jié)論125
• 參考文獻(xiàn)125-127
• 第七章 總結(jié)和展望127-129
• 7.1 總結(jié)127-128
• 7.2 后續(xù)工作展望128-129
• 致謝129-131
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄131-133
• 作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介133-135
• 附件135-136

  本文關(guān)鍵詞：丁腈橡膠復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析及分子模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：365285