模拟海洋环境下丁腈橡胶性能演变及寿命预测研究

摘要

本文选择用丁腈橡胶（NBR3308）为研究对象，通过搭建模拟深海环境设备，考察不同的浸泡温度、时间、压力、拉伸疲劳条件下 NBR硫化胶在深海环境下物理机械性能、动态力学性能的演变规律，并对其使用寿命进行预测。
　　对比研究海水压力为10MPa和常压，采用加速老化的实验方法考察不同浸泡温度和浸泡时间对 NBR硫化胶物理机械性能、动态力学性能的影响发现，在10MPa压力海水介质中，随着浸泡时间和温度的增加，硫化胶的质量和体积变化率呈现增加的趋势，NBR硫化胶物理机械性能、炭黑分散度和动态力学性能随着浸泡时间的延长和浸泡温度的增加而降低。浸泡温度越高，NBR硫化胶浸泡到高压海水中后的阻尼峰值越低，峰温移向高温方向，半峰宽降低，阻尼性能越差。在0-10℃温度下的损耗因子随着浸泡时间的增加而降低，且老化温度越高，损耗因子越低。
　　通过研究海水压力对 NBR硫化胶性能的影响得到，随着海水压力的增加，硫化胶的质量和体积变化率增加，拉伸强度、拉断伸长率、炭黑分散度、损耗因子峰值和半峰宽随着压力的增加而降低，但100％定伸应力随着海水压力的增加而增加，高压海水对橡胶处于高弹态的影响几乎很小，其主要影响玻璃态的储能模量，当浸泡压力越大时，橡胶在玻璃态的模量越低。
　　通过研究不同拉伸疲劳次数对 NBR硫化胶性能的影响发现，随着拉伸疲劳次数的增加，NBR硫化胶的交联密度先降低后上升；通过动态热机械分析（DMA）温度扫描测试得到随着拉伸疲劳次数的增加，损耗因子、储能模量G′和损耗模量G″降低，峰温向低温方向移动；通过DMA应变扫描测试得到，随着应变的增加，储能模量逐渐降低，Payne效应降低。
　　通过考察高压高温海水对 NBR硫化胶性能的影响，以拉断伸长率为预测寿命对象，根据其性能演变规律进行拟合、计算寿命预测公式，得到海水压力为10MPa、25℃条件下的丁腈橡胶使用寿命为2.7年。

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符号说明

第一章 绪论

1.1 海洋环境简介

1.2 丁腈橡胶概述

1.3 动态滞后损失

1.4 橡胶老化

1.5 橡胶老化寿命预测

1.6 课题的研究背景及内容

第二章 高压海水浸泡温度对丁腈橡胶性能的影响

2.1 实验准备

2.2 实验内容

2.3 实验结果与讨论

2.4小结

第三章 深海压力对丁腈橡胶性能的影响

3.1 试验准备

3.2 实验内容

3.3 实验结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 高压海水环境下疲劳次数对丁腈橡胶性能的影响

4.1 实验准备

4.2 实验内容

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 丁腈橡胶材料的寿命预测

5.1 高压海水环境中NBR的寿命预测

5.2 小结

全文总结

参考文献

致谢

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