碳化硼改性氟橡胶复合材料制备及性能研究

摘要

随着国家海洋事业的不断发展,船舶的综合性能得到了显著提高,但在振动及噪声控制技术领域的进展仍相对缓慢,减振降噪技术已成为人们亟待解决的关键难题。阻尼材料由于具有减弱机械振动、降低结构噪声的功效,故在减振降噪技术领域中得到了广泛的关注。然而,随着海洋环境的复杂化,传统的橡胶及聚氨酯等阻尼材料已经难以满足人们对性能的特殊需求。氟橡胶作为一种性能突出的特种橡胶,其优异的耐腐蚀性及良好的力学性能,初步具备了在船舶海洋环境中应用的前景和能力。但在复杂海洋环境中所需求的高强度、高阻尼、抗老化及良好的耐介质腐蚀等综合性能指标上仍有较大差距。因此,本文通过向氟橡胶中加入碳化硼无机填料,利用颗粒-橡胶之间的有机结合,进一步改善氟橡胶基体的抗压强度、阻尼性能及耐老化腐蚀性能,使其综合性能得到有效提高,以实现氟橡胶在船舶行业减振降噪领域的应用价值。
　　本文采用机械熔融共混法制备B4C/FKM复合材料。通过对材料的硫化性能、力学性能、阻尼性能及耐热氧老化等性能的综合测试,着重考察不同B4C含量下B4C/FKM各项性能的变化趋势。同时,结合SEM及XRD进行断口形貌观察和微观物相分析,揭示B4C无机填料的增强机理,确定基体与增强相的最佳配比,为B4C/FKM复合材料的工程实践提供了一定的理论基础。
　　实验结果表明,B4C无机填料的加入有效提高了氟橡胶基体的拉伸强度、硬度、压缩模量及静刚度,B4C颗粒的分散均匀性及其与FKM基体之间良好的界面结合效果是实现增强机制的主要原因;同时B4C颗粒在一定程度上促进了胶料硫化反应的进行,提升了氟橡胶的加工流动性和制品可靠性;当B4C含量介于10％~15%时,B4C/FKM复合材料同时具有良好的粘弹性阻尼机制和结构振动阻尼机制,能够有效发挥减振降噪的功能作用。在高温热氧老化作用下,B4C/FKM复合材料的力学性能和阻尼性能均有所下降。利用SEM和XRD分析得出,高温下B4C颗粒的剥落降解及两相界面的结合松弛是导致复合材料性能下降的主要原因。通过TGA证明了B4C的加入能够有效提高B4C/FKM复合材料的热降解温度,减少体系的热重损失量,从而提升B4C/FKM复合材料的热稳定性。当B4C含量为20%时,B4C/FKM复合材料在1＃机油及3＃机油中的吸油率均最低,体现出良好的耐油腐蚀性能。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 氟橡胶简介

1.3 氟橡胶的改性研究进展

1.4无机填料增强橡胶复合材料的制备工艺

1.5 课题研究内容

第2章 试验材料与试验方法

2.1 实验设计

2.2 实验原料及仪器设备

2.3 复合材料的制备工艺

2.4 测试与表征

第3章 B4C/FKM复合材料硫化及力学性能研究

3.1 B4C/FKM复合材料硫化性能

3.2 B4C/FKM复合材料基本力学性能

3.3增强机理分析

3.4 本章小结

第4章 B4C/FKM复合材料阻尼特性研究

4.1 动态力学性能

4.2 B4C/FKM复合材料的动态力学性能分析

4.3 振动阻尼特性

4.4 B4C/FKM复合材料的振动阻尼特性分析

4.5 本章小结

第5章 B4C/FKM复合材料热稳定性及老化耐油性能研究

5.1 B4C/FKM复合材料热稳定性分析

5.2 B4C/FKM复合材料热氧老化性能分析

5.3 B4C/FKM复合材料耐油性分析

5.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢