短纤维增强发泡橡胶复合材料在高低温下的力学性能研究

摘要

短纤维增强发泡橡胶复合材料是由橡胶基体与短纤维以及气体所组成的三相体系的新型复合材料，它是将短纤维作为增强体分散在橡胶基质中，使之与橡胶相互复合制成类似于聚合物共混体的补强性复合材料。这种材料能够把橡胶的柔性和短纤维的刚性很好地结合在一起，从而赋予材料以高模量、高撕裂强度、优良的压缩弹性恢复率以及低伸长下的高应力等。 本论文首先从理论出发，分析了短纤维增强橡胶复合材料中基体与短纤维之间的应力传递，以及界面粘合及纤维之间的相互作用对短纤维应力传递的影响。通过对短纤维应力传递机制的分析，进而对短纤维增强发泡橡胶复合材料的强度和模量进行了预测。最后对硫化橡胶在高低温下的力学性能进行了分析。 本文按当前实际使用的基本原料、正规生产工艺，制备了不同短纤维加入量(纤维含量)、不同发泡率(不同体积重量)的样品，进行了较广泛温度范围(213K～398K)、不同性能的研究。系统测试并分析了短纤维增强发泡橡胶复合材料的基本性能以及高低温下的力学性能。短纤维增强发泡橡胶复合材料的基本性能主要包括尺寸稳定性、表观(体积)密度和邵氏硬度。通过试验分析，可以得出：对于同一发泡率、不同纤维含量的短纤维增强发泡橡胶复合材料，随着纤维含量的增加，沿长度、宽度方向的收缩率和表观(体积)密度均随之减小；而邵氏硬度值却随之增大；对于同一纤维含量、不同发泡率的短纤维增强发泡橡胶复合材料，随着发泡率的增大，沿长度方向、宽度方向的收缩率随之增大，而表观(体积)密度、硬度均随之减小。短纤维增强发泡橡胶复合材料高低温下的力学性能主要包括拉伸性能、弯曲性能以及压缩性能。通过试验分析，可以得出：在同一温度下，增大短纤维含量和减小发泡率都使得材料的拉伸性能得到了增强；通过对不同温度下的发泡橡胶复合材料的拉伸性能的研究可以得出，短纤维增强发泡橡胶的玻璃化转变温度在213K～233K之间；增大短纤维含量和减小发泡率均可以增强材料的弯曲性能；短纤维的加入同样也明显改善了橡胶发泡复合材料的压缩性能。通过综合比较可以看出，短纤维含量为5﹪，体积重量为730.16kg/m3的短纤维增强发泡橡胶复合材料的压缩弹性最好。 研究短纤维增强发泡橡胶复合材料在高低温下的性能具有重要的理论意义和实际意义。通过对短纤维增强发泡橡胶复合材料在高低温下的力学性能的研究，可以将这种材料应用到新一代防寒鞋上，从而对防寒鞋适应高温、低温环境的配方改进起到较大作用。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号总表

1绪论

2 SFRFRC的理论研究

3 SFRFRC的制备及试验方案设计

4 SFRFRC常温下的性能研究

5 SFRFRC的拉伸及弯曲性能的研究

6 SFRFRC的压缩性能研究

7结论

参考文献

附录

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