氢化丁腈橡胶(HNBR)是由丁腈橡胶加氢所制得,其主链呈饱和的烷烃结构,具有良好的热稳定性,是一种综合性能优异的新型橡胶材料。我们首次制备以HNBR为基体的柔性抗烧蚀材料,研究了填料种类——气相法白炭黑(FS)、有机改性黏土(OMMT)和膨胀石墨(EG)对HNBR" />

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HNBR复合材料抗烧蚀机理及橡胶表面减摩改性研究

作　者: 关跃
导　师: 卢咏来
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 氢化丁腈橡胶气相法白炭黑有机改性黏土膨胀石墨丁腈橡胶涂层等离子体减磨
分类号: TQ333.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

丁腈橡胶的学位论文">氢化丁腈橡胶(HNBR)是由丁腈橡胶加氢所制得,其主链呈饱和的烷烃结构,具有良好的热稳定性,是一种综合性能优异的新型橡胶材料。我们首次制备以HNBR为基体的柔性抗烧蚀材料,研究了填料种类——气相法白炭黑(FS)、有机改性黏土(OMMT)和膨胀石墨(EG)对HNBR复合材料的烧蚀性能影响。HNBR/OMMT复合材料的线性烧蚀率最低,但是其质量烧蚀率最大、成炭率较低；HNBR/EG复合材料的线性烧蚀率最大,然而质量烧蚀率最小、易于成炭；HNBR/FS复合材料的烧蚀性能介于上述两者之间。采用热失重分析仪(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和广角X射线衍射仪(WAXD)对复合材料及烧蚀后的炭层结构进行了表征。基于这些结果,分析了填料类型对HNBR复合材料烧蚀机理的影响。橡胶材料自身具有较大的表面摩擦系数,在一些动态密封工况下,工件与橡胶密封件相对运动时摩擦生热大,影响使用寿命。因而,对动密封橡胶制品进行减磨处理具有重要的实际意义。本论文对HNBR耐烧蚀复合材料和NBR耐油胶料开展了表面减磨改性研究,主要内容如下：1、研究了采用含氟涂料对HNBR抗烧蚀复合材料表面减摩改性,发现在喷涂前采用等离子体预处理能够显著降低橡胶表面接触角,利于水性含氟涂料在橡胶表面的均匀铺展、改善了减摩涂层质量,显著提高了涂层对复合材料表面的减摩改性效果。2、研究了采用含氟涂料对NBR复合材料表面减摩改性。确定了最佳喷涂工艺参数,研究了自然风干、等离子体处理及150℃热处理三种后处理方式对涂层摩擦性能的影响。结果显示喷涂后处理方式对减摩效果有显著的影响,经加热处理的涂层,其在整个摩擦实验中都能够稳定保持较低的摩擦系数,综合性能最好。应用红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对涂层的完好表面及磨损区域进行了分析,探讨了喷涂后处理方式所得到的涂层的减磨机理。3、对等离子体在NBR橡胶表面氟化沉积改性进行了初步的探索,红外(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)结果表明经CF4等离子体改性后橡胶表面存在含氟物质。通过氟化改性后,NBR橡胶表面摩擦系数明显降低。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-15
第一章绪论  15-39
  1.1 前言  15
  1.2 耐烧蚀复合材料概述  15-26
    1.2.1 柔性耐烧蚀橡胶复合材料  17-18
    1.2.2 无机填料对于聚合物复合材料抗烧蚀和热稳定性的影响  18-26
  1.3 橡胶表面摩擦性能及减磨方法的研究进展  26-36
    1.3.1 橡胶表面摩擦学现象及其成因  27-29
    1.3.2 影响橡胶摩擦性能的因素  29-31
    1.3.3 提高橡胶耐磨性的方法  31-36
  1.4 论文选题的目的和意义创新点(研究内容,烧蚀机理)  36-39
    1.4.1 研究内容  36
    1.4.2 本文的创新点  36-39
第二章填充不同填料HNBR复合材料的烧蚀性能及其机理研究  39-57
  2.1 实验原材料及配方  39-40
  2.2 实验设备及仪器  40
  2.3 制备工艺  40-41
    2.3.1 改性芳纶浆粕母胶的制备  40-41
    2.3.2 膨胀石墨的制备  41
    2.3.4 烧蚀实验样品的制备  41
  2.4 测试与表征  41-43
    2.4.1 形态与元素分析  41-42
    2.4.2 广角X射线衍射  42
    2.4.3 烧蚀性能测试  42-43
    2.4.4 热稳定性分析  43
  2.5 结果与讨论  43-56
    2.5.1 复合材料结构的表征  43-46
    2.5.2 烧蚀性能  46-47
    2.5.3 热稳定性分析  47-48
    2.5.4 炭层结构及表面形貌的分析  48-53
    2.5.5 炭层表面元素的分析  53-55
    2.5.6 炭层聚集状态的分析  55-56
  2.6 小结  56-57
第三章橡胶表面减磨改性研究  57-89
  3.1 实验部分  57-65
    3.1.1 实验原材料及配方  57-59
    3.1.2 实验设备及测试仪器  59
    3.1.3 实验工艺流程  59-63
    3.1.4 测试与表征  63-65
  3.2 HNBR复合材料表面改性减摩研究  65-71
    3.2.1 结果与讨论  65-71
    3.2.2 小结  71
  3.3 丁腈橡胶复合材料表面减摩改性研究  71-85
    3.3.1 喷涂工艺对于涂层摩擦性能的影响  71-76
    3.3.2 涂层的后处理方式对于摩擦性能的影响  76-84
    3.3.3 小结  84-85
  3.4 橡胶表面低温等离子体氟化探索研究  85-89
    3.4.1 结果与讨论  85-88
    3.4.2 小结  88-89
第四章结论  89-91
参考文献  91-97
致谢  97-99
研究成果及发表的学术论文  99-101
作者和导师简介  101-102
附录  102-103

HNBR复合材料抗烧蚀机理及橡胶表面减摩改性研究

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