順丁橡膠復(fù)合材料及其失效機制研究.pdf

1、橡膠是一種高彈性高分子柔性材料，具有金屬材料、無機非金屬材料所不具有的性質(zhì)，在國民生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用，常用來制造輪胎等動態(tài)條件下使用的制品。由于橡膠這種具有熵彈性的高分子鏈導(dǎo)熱性較差，很容易在動態(tài)疲勞過程中使橡膠制品產(chǎn)生微小裂紋，致使橡膠制品原有的特性和疲勞壽命大大降低，對于生產(chǎn)生活應(yīng)用造成不小損失。本文針對橡膠原料中極具耐寒性和抗老化性能優(yōu)異的順丁橡膠（BR）作為實驗研究的基底材料，通過炭黑、白炭黑的填充以及與天然橡膠共混復(fù)合來探究

2、順丁橡膠的裂紋的產(chǎn)生以及開裂機理；然后從宏觀和微觀角度相結(jié)合去解釋裂紋的生長過程，總結(jié)出橡膠動態(tài)疲勞失效的新理論，對于延長橡膠在動態(tài)過程中的使用壽命提出新思路。
　　在論文討論的第一部分中，通過使用不同粒徑的白炭黑填充順丁橡膠，在橡膠體系中構(gòu)筑不同的填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來研究裂紋的生長以及擴展形態(tài)，發(fā)現(xiàn)并提出粒子形態(tài)的規(guī)整性對順丁橡膠性能產(chǎn)生強烈的影響。通過在白炭黑填料中加入硅烷偶聯(lián)劑（Si69）進行對比試驗進一步表明，提升粒子與橡膠基體

3、的相互作用可以有效的降低順丁橡膠裂紋擴展速度。此外，也表明白炭黑與硅烷偶聯(lián)劑有效接枝率，即硅烷偶聯(lián)劑兩端分別連接橡膠分子鏈與納米粒子，也是調(diào)控橡膠裂紋擴展速度的關(guān)鍵。
　　在第二部分中，通過對同一粒徑不同份數(shù)的炭黑填充順丁橡膠，將其性能進行橫向?qū)Ρ龋瑢嶒灲Y(jié)果表明，炭黑的填充份數(shù)與機械性能存在競爭關(guān)系。隨著炭黑填充份數(shù)的增加，其補強的順丁橡膠復(fù)合材料的力學(xué)及其他機械性能明顯增加；但是炭黑填充份數(shù)過多則導(dǎo)致其在橡膠基體內(nèi)形成聚集體，影