丁苯橡胶磨耗性能的影响因素及机理探讨

摘要

橡胶的磨耗性能是橡胶制品的一项非常重要的指标，橡胶制品耐磨性能的好坏与它们的使用寿命和使用安全性密切相关，因此对橡胶磨耗性能的研究是当今摩擦学研究的热点。 本论文选择10种不同结构的丁苯橡胶，采用红外光谱对这10种丁苯橡胶的微观结构进行了定量分析。并以丁苯橡胶基础配方为依据，研究了填充和未填充炭黑的丁苯橡胶的微观结构对橡胶阿克隆磨耗性能的影响。以丁苯橡胶T2000R和1502为基础胶，将阿克隆磨耗过程平均分为6段，研究了丁苯橡胶在磨耗过程中磨耗量、交联密度和表面形貌的变化规律。另外，炭黑用量和炭黑种类对橡胶磨耗过程和磨耗性能的影响也将在本论文中进行详细研究。 实验结果表明，丁苯橡胶中苯乙烯含量提高，有利于提高丁苯橡胶的耐磨性，但填充50份炭黑后，苯乙烯含量对磨耗性能的影响减小。丁二烯链节中1，2-结构含量和顺、反-1，4结构的相对含量对丁苯橡胶的阿克隆磨耗性能也有一定的影响。实验结果表明，一般来说1，2-结构含量增加，丁苯橡胶的耐磨性能下降，而顺-1，4结构含量增加有利于提高橡胶的耐磨性。炭黑用量和炭黑种类对丁苯橡胶的磨耗过程和磨耗性能有很大的影响。提高炭黑用量丁苯橡胶的阿克隆磨耗损失明显减小。但对DIN磨耗来说，当炭黑用量大于30份后橡胶的DIN磨耗体积相差不大。热空气老化对DIN和阿克隆磨耗性能的影响规律不同，阿克隆耐磨性能随老化时间的延长先提高后下降，而DIN耐磨性能则随着老化时间的延长而单调下降。阿克隆磨耗过程研究表明丁苯橡胶硫化胶在各个阶段的磨耗损失不一样。磨耗体积随着段数的增加先增大，在第三段磨耗量达到最大值，然后磨耗量逐渐减少并趋于稳定。 本论文还对橡胶硬度和弹性的协同效应对丁苯橡胶磨耗性能的影响进行了探讨。结构表明，当橡胶的邵尔硬度小于85度时，具有不同硬度和弹性特性的各种丁苯橡胶硫化胶的阿克隆磨耗体积与硬弹积(H4R)的对数具有很好的线性关系。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1丁苯橡胶

1.1.1丁苯橡胶简介

1.1.2丁苯橡胶的结构与性能

1.1.3丁苯橡胶的加工和应用

1.1.4 SSBR的国内外研究现状

1.2橡胶磨耗

1.2.1主要的橡胶磨耗试验方法

1.2.2橡胶磨耗的主要种类和特点

1.2.3影响橡胶磨耗的因素

1.2.4橡胶磨耗机理的研究发展现状

1.3论文的研究内容及意义

1.3.1研究目的和意义

1.3.2研究内容

第二章丁苯橡胶微观结构对磨耗性能的影响

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1主要原材料

2.2.2实验配方

2.2.3混炼工艺和硫化条件

2.2.4主要仪器设备

2.2.5分析测试

2.3丁苯橡胶的微观结构剖析

2.3.1基本结构

2.3.2链化学结构分析

2.3.3 SBR的相对分子质量及相关参数

2.4不同结构丁苯橡胶的基本性能

2.4.1玻璃化转化温度

2.4.2热稳定性能分析

2.4.3动态力学性能分析

2.5链结构对未填充丁苯橡胶的阿克隆磨耗性能的影响

2.5.1基本物理机械性能比较

2.5.2阿克隆磨耗性能比较

2.6基本性能对未填充丁苯橡胶的阿克隆磨耗性能的影响

2.6.1玻璃化转变温度对丁苯橡胶阿克隆磨耗性能的影响

2.6.2弹性模量和力学损耗对丁苯橡胶阿克隆磨耗性能的影响

2.7填充炭黑后不同结构丁苯橡胶磨耗性能分析

2.7.1基本物理机械性能比较

2.7.2阿克隆磨耗性能比较

2.7.3 DIN磨耗性能比较

2.8本章结论

第三章炭黑对丁苯橡胶磨耗性能的影响

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1主要原材料

3.2.2实验配方

3.2.3混炼工艺和硫化条件

3.2.4主要仪器设备

3.2.5分析测试

3.3炭黑种类对T2000R和1502磨耗性能的影响

3.3.1炭黑的基本性质

3.3.2混炼胶的炭黑分散性

3.3.3炭黑种类对硫化胶交联密度的影响

3.3.4硫化胶的基本物理机械性能

3.3.5炭黑种类对硫化胶磨耗性能的影响

3.4炭黑用量对T2000R和1502磨耗性能的影响

3.4.1硫化胶的基本物理机械性能

3.4.2炭黑用量对硫化胶磨耗性能的影响

3.5热氧老化对T2000R和1502磨耗性能的影响

3.5.1热氧老化对硫化胶基本物理机械性能的影响

3.5.2热氧老化对丁苯胶阿克隆磨耗性能的影响

3.5.3热氧老化对DIN磨耗性能的影响

3.6本章结论

第四章丁苯橡胶阿克隆磨耗过程的研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1主要原材料

4.2.2实验配方

4.2.3混炼工艺和硫化条件

4.2.4主要仪器设备

4.2.5分析测试

4.3未填充硫化胶在不同阶段的磨耗情况

4.3.1硫化胶在不同阶段的磨耗体积

4.3.2热氧老化时间对各阶段磨耗性能的影响

4.3.3硫化胶磨耗过程中交联密度的变化

4.3.4硫化胶磨耗过程中表面形貌的变化

4.4填充炭黑的硫化胶在不同阶段的磨耗情况

4.4.1硫化胶在不同阶段的磨耗体积

4.4.2热氧老化时间对各阶段磨耗性能的影响

4.4.3硫化胶磨耗过程中表面形貌的变化

4.5本章结论

第五章硬度和弹性的协同效应对橡胶磨耗性能的影响规律

5.1引言

5.2实验部分

5.2.1主要原材料

5.2.2实验配方

5.2.3混炼工艺和硫化条件

5.2.4主要仪器设备

5.2.5分析测试

5.2.6物理机械性能测试

5.2.7热空气老化实验

5.2.8阿克隆磨耗实验

5.3不同结构丁苯橡胶的硬弹积与阿克隆磨耗性能的关系

5.3.1未填充丁苯橡胶的硬弹积与阿克隆磨耗性能的关系

5.3.2填充丁苯橡胶的硬弹积与阿克隆磨耗性能的关系

5.4不同炭黑用量下丁苯橡胶的硬弹积与阿克隆磨耗性能的关系

5.4.1丁苯橡胶T2000R的硬弹积与阿克隆磨耗性能的关系

5.4.2丁苯橡胶1502的硬弹积与阿克隆磨耗性能的关系

5.5填充不同种类炭黑的丁苯橡胶硬弹积与阿克隆磨耗性能的关系

5.6本章结论

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文