膨胀石墨填充氟橡胶复合材料耐腐蚀及摩擦学性能研究

摘要

膨胀石墨是由天然鳞片状石墨经过氧化、插层，经过高温膨胀制备工艺制备出的物质。本文考察了膨胀石墨填充到氟橡胶中对复合材料性能的影响，尤其是耐腐蚀性能及摩擦磨损性能。
　　第一部分，膨胀石墨的制备。本文基于Hummer法，鳞片状石墨经化学氧化后制备出石墨层间化合物，经高温膨胀后制得膨胀石墨。采用正交实验设计方法选出制备膨胀石墨的最佳工艺。通过 SEM及 XRD等表征方法系统地分析了石墨、膨胀石墨(EG)微观形貌及物相特征，对膨胀石墨进行萃取实验。结果表明，膨胀石墨为疏松多孔的蠕虫状物质；膨胀石墨纯度很高，几乎不含杂质；膨胀石墨表面含有一定的含氧官能团，其很好的存在于乙酸乙酯的部分。
　　第二部分，将不同用量的膨胀石墨填料填充到氟橡胶基体中，制备出EG/氟橡胶复合材料。研究了不同用量的EG/氟橡胶复合材料的硫化性能，以及硫化后常温、热空气老化、酸性条件、碱性条件、油性条件对不同用量的EG/氟橡胶复合材料的物理力学性能的影响。利用SEM对不同条件下复合材料的拉伸断面进行微观形貌分析。研究发现，常温条件下，随着EG用量的增加，EG/氟橡胶复合材料交联密度逐渐增大，拉伸强度却有所降低，但10份EG含量复合材料的拉伸强度与纯氟橡胶(FKM)相差不多。通过综合性能的对比，四种介质对试样性能的影响大小：高温酸性(HCl)>高温碱性(NaOH)>高温油性>热空气老化；加入10份EG的复合材料表现出了优异的耐盐酸、耐油能力。
　　第三部分，不同用量EG/氟橡胶复合材料摩擦磨损性能。对不同用量的EG/氟橡胶复合材料进行摩擦实验，条件为60N，200r/min。利用 SEM对摩擦表面进行微观形貌分析。结果表明，加入膨胀石墨后，可有效降低氟橡胶摩擦系数和磨损率；加入10份EG的复合材料表现出更好的摩擦磨损性能；SEM分析可得出5份，10份EG的复合材料中EG与氟橡胶基体结合的更好。
　　第四部分，介绍EG/氟橡胶母料的制备，将10份母料填充到氟橡胶基体中制备出复合材料。结合上一部分，将10份鳞片状石墨填料填充到氟橡胶基体中制备出石墨/氟橡胶复合材料。对比研究了三种填料制备出的复合材料的力学性能、摩擦磨损性能。通过SEM对复合材料进行摩擦表面分析。研究表明，加入溶液共混制备出的EG/氟橡胶母料的复合材料表现出更好的力学性能和摩擦磨损性能；微观形貌分析得溶液共混后膨胀石墨与氟橡胶界面结合能力增强。

目录

第一章 绪论

§1.1 引言

§1.2 膨胀石墨的研究

§1.3 氟橡胶的研究概况

§1.4 膨胀石墨聚合物复合材料研究

§1.5 填充橡胶复合材料摩擦磨损研究进展

§1.6 课题的提出和研究内容

第二章 膨胀石墨的制备及结构分析

§2.1 实验原材料及配方

§2.2 结果与讨论

§2.3 本章小结

第三章 膨胀石墨/氟橡胶复合材料耐腐蚀性能研究

§3.1 实验部分

§3.2 结果与讨论

§3.3 本章小结

第四章 膨胀石墨/氟橡胶复合材料摩擦磨损性能研究

§4.1 实验部分

§4.2 结果与讨论

§4.3 本章小结

第五章 溶液共混法制备EG/FKM母料，石墨，膨胀石墨填充氟橡胶性能研究

§5.1 实验部分

§5.2 结果与讨论

§5.3 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 总结

§6.2 展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果