有机化工论文_特种橡胶密封材料制备工艺及性能(2)

    6.3.1 外层织物对硅橡胶基体摩擦性能的影响

    6.3.2 干滑环境下织物/硅橡胶复合材料的摩擦行为

    6.3.3 高温环境下织物/硅橡胶复合材料的摩擦行为

    6.3.4 浸水环境下织物/硅橡胶复合材料的摩擦行为

    6.3.5 浸油环境下织物/硅橡胶复合材料的摩擦行为

6.4 本章小结

7 钛酸酯改性硅橡胶与聚酯织物粘结性能的实验研究

7.1 硅橡胶与聚酯织物的处理与改性

    7.1.1 实验材料

    7.1.2 聚酯织物的处理

    7.1.3 胶粘剂的调配及固化工艺的改进

    7.1.4 钛酸酯对硅橡胶的改性

7.2 织物/硅橡胶复合材料试样的制备及测试方法

    7.2.1 试样的制备工艺

    7.2.2 实验仪器及测试方法

7.3 钛酸酯改性硅橡胶的粘结性能

    7.3.1 不同含量钛酸酯对硅橡胶力学性能的影响

    7.3.2 外层织物在硅橡胶表面的剥离测试

    7.3.3 改性对硅橡胶和聚酯织物表面润湿性的影响

    7.3.4 织物纱线方向对双层织物/硅橡胶复合材料剥离性能的影响

7.4 本章小结

8 结论

8.1 全文总结

8.2 本研究的创新点

8.3 工作展望

参考文献

作者简历及在学研究成果

学位论文数据集

文章摘要:橡胶是一类最为常用的弹性密封材料,其在复杂环境下的性能稳定性直接决定了橡胶密封构件服役的可靠性。密封的失效,尤其受高温、摩擦及材料结构损伤引起的密封失效,不仅会造成密封结构的破坏,还会导致巨大的经济损失和人身伤亡事故的发生。因此,如何探究橡胶密封材料在复杂环境下性能的变化机理及提升自身结构的优化水平已成为当前橡胶密封材料服役过程中亟待解决的科学问题。本论文围绕飞机舱门橡胶密封材料性能的评估及应用,以橡胶密封材料耐高温老化特性、老化机理的研究及飞机舱门织物/硅橡胶密封材料制备与表征为主题,在材料的耐高温配方、高温老化后力学性能、摩擦性能、织物/硅橡胶密封材料的摩擦及粘结复合工艺性能等方面进行了一系列的研究,主要内容如下:首先,以丁腈橡胶密封材料为基础材料研究了热氧老化前后平均交联密度和局部交联密度对基体力学性能的影响。分析了丁腈橡胶拉伸强度随交联密度的增长呈现先升高后下降的变化规律;基于扩散限制型氧化（DLO）效应,测定了基体局部交联密度的梯度分布,揭示了热氧环境下交联点的分布失衡是阻碍受力过程中应力分散,造成力学性能损失的重要原因;研究了高温压缩环境下分子链交联与断裂之间的竞争关系,阐明了压缩残余变形在老化环境下的增长机制;建立了间隔应变模型,并基于位移累积法对橡胶的拉伸性能进行测试,证实了数字图像相关（DIC）在复杂环境下对橡胶大变形测量的可靠性。其次,在交联密度测试及分析方法的基础上,进一步探究了硅橡胶（苯基）复合材料在热氧环境下力学性能变化的机理。基于CeO2和石墨烯良好的高温防护作用,设计并制备了高温耐受性优良的CeO2/石墨烯硅橡胶（苯基）复合材料,揭示了热氧环境下CeO2对自由基的清除、石墨烯与苯基团的π-π共轭效应是提升硅橡胶（苯基）复合材料高温耐受性的重要因素;结合热分析动力学计算了硅橡胶复合材料热降解的平均活化能E,进一步验证了 CeO2和石墨烯在热氧老化过程中的作用机理。力学测试表明,基于CeO2（2 phr）和石墨烯（0.8 phr）对基体良好的热防护作用,硅橡胶（苯基）复合材料在300℃/48 h老化后的拉伸强度及拉断伸长率分别保持在4.67 MPa和180%。然后,基于CeO2和石墨烯良好的热防护作用,探究了 CeO2/石墨烯硅橡胶（苯基）复合材料热氧老化前后摩擦系数及磨损形貌的变化规律。通过表层交联密度的测定及表面形貌的分析,研究了表面基体硬度、粗糙度及缺陷对硅橡胶（苯基）复合材料摩擦系数和磨耗比的影响。CeO2与石墨烯对基体良好的热防护作用及石墨烯的自润滑效应均可有助于降低材料的磨耗比,但过量（1.5 phr）石墨烯加入后会引起摩擦表面基体抵御循环剪切能力的下降,造成老化后基体磨耗比由0.8 phr石墨烯时的4.24×10-3 mm-3/N.m提升至4.44×10-3 mm-3/N·m。再次,通过摩擦系数及磨损形貌的对比,证实了表层聚酯织物对硅橡胶基体耐磨性能的显著提升作用。设计制备了含双层织物的硅橡胶复合材料,并基于服役环境,研究了织物/硅橡胶密封材料在干滑/浸水/高温/浸油环境下磨损形貌的差异及摩擦系数的变化规律;观察了滑动速率、外部荷载及织物纱线方向对织物/硅橡胶密封复合材料摩擦性能的影响,指出浸水环境下高荷载（25 N）对织物纤维的牵拉及破断作用是导致织物原始结构破坏及表面严重破损的重要原因。最后,通过硅橡胶基体的改性及胶粘剂调配工艺的改善,提升了织物与硅橡胶的粘结性能。基于拉伸、撕裂、剥离等测试,确定了以0.2 phr钛酸酯作为最优含量来增强硅橡胶与织物的粘结性能。接触角测试、红外表征及剥离测试表明,钛酸酯的加入有助于提升硅橡胶的可粘接性。随着钛酸酯含量从0 phr增加至0.2 phr,硅橡胶基体表面的接触角从123.33°下降至108.39°。改性后的硅橡胶基体表面润湿性显著增强,这是硅橡胶与聚酯织物粘结性能提升的重要原因。此外,基于织物纱线拉伸模量的差异,获得了外层织物的剥离状态及内层织物与橡胶的相互作用对织物/硅橡胶复合材料剥离强度及剥离伸长量的影响规律。研究成果将对橡胶密封材料高温老化机理的探索及综合性能的评估提供有价值参考;同时,织物/硅橡胶密封材料多工况下摩擦行为的研究及织物与硅橡胶粘结复合工艺的改善都将为航空织物/橡胶密封材料的应用提供可靠的实验支持。

文章来源：《特种橡胶制品》 网址: http://www.tzxjzpzzs.cn/qikandaodu/2022/0130/481.html