高分子材料毕业论文.docx
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高分子材料毕业论文
毕业论文
碳纤维/NR/CR复合材料结构性能的研究
学生:
峻航学号:
092074238
系部:
材料工程系
专业:
高分子材料与工程
指导教师:
保卫
二零一三年六月
诚信声明
本人重声明:
本论文与其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的,在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。
本人签名:
年月日
毕业论文任务书
论文题目:
碳纤维/NR/CR复合材料结构性能的研究
系部:
材料工程系专业:
高分子材料与工程学号:
092074238
学生:
峻航指导教师:
保卫〔副教授〕专业负责人:
歆
1.设计论文的主要任务与目标
主要任务:
设计采用不同含量的碳纤维来改性NR/CR,比照研究没加碳纤维
时NR/CR复合材料的力学性能。
实现目标:
改性后获得的NR/CR复合材料的各个力学性能较纯NR/CR复合材料
的力学性能明显提高。
2.设计〔论文〕的根本要求和容
〔1〕根本要求
1〕撰写格式规、工整,章节容明确,字数1~2万;
2〕文献综述包括国外的前沿动态以与本课题的创新点;
3〕数据真实可信、图表准确,分析合理;
4〕结论具有代表性与再现性;
5〕外文翻译准确,且与课题有关。
〔2〕主要容
1)碳纤维的外表处理和烘干;
2〕处理好的碳纤维参加NR/CR时混炼的程序;
3〕比拟改性后的NR/CR和纯NR/CR的力学性能
3.参考文献
[1]富霞,拥军,吉宏,等.偶联剂改性炭黑对橡胶性能的影响[J].橡胶工业业,1996,43(6):
335-338.
[2]清芝.现代橡胶工艺学[M].:
1997:
194.
[3]卫建军,宋进仁,郎.碳纤维外表处理对短炭纤维增强炭基复合材料强
度的影响[J].炭素技术,1999
(2):
24一27.
[4]王作龄编译.海绵橡胶.世界橡胶工业,2000,27〔2〕:
22.
[5]许嘉敏.碳纤维外表改性与其表征的研究[J].高分子材料科学与工程,1990,
(1):
66.
[6]润民,贺福.碳纤维的外表处理研究一碳纤维外表自由能与其退化浅析[J].纤维复合材料,1993,
(1):
17一20.
4.进度安排
论文各阶段名称
起止日期
1
分析题目,查阅资料,开题报告。
2013.3.1-2012.3.20
2
备料,制定实验方案。
2013.3.21-2012.4.6
3
依照方案进展前期实验。
2013.4.7-2012.5.8
4
进展宏观取舍,优化方案。
2013.5.9-2012.5.10
5
进展后期实验,制备成品,进展性能测试。
2013.5.13-2012.6.5
6
整理数据,编写实验论文。
2013.6.6-2012.6.12
7
论文审阅,修改,进展论文辩论。
2013.6.20-2012.6.22
碳纤维/NR/CR复合材料结构性能的研究
摘要:
本文采用NR/CR按一定比例混合形成混合胶,然后按不同含量的参加碳纤维(碳纤维先放至硫酸里,再烘干4小时〕,不同含量的碳纤维对NR/CR混合胶的性能的影响,再炼胶过程中参加炭黑,氧化锌,硬脂酸,促进剂,硫磺。
本文研究了一定比例下的NR/CR按1比1〔各自50克〕,不同的碳纤维含量〔测5组,分别参加0.5克,1克,1.5克,2克.....4克,碳纤维放入之前要放到硫酸里脱水保存,在取出烘干,在用炼胶机进展炼胶混合,期间分别参加上述几种添加剂,直至成品,在用硫化仪测试硫化曲线,测试完后用平板硫化机进展硫化至成品,最后测试成品的拉伸性能,撕裂性能,硬度,并用电子显微镜测出其结构。
关键字:
碳纤维,NR/CR,性能,结构
Researchon/NR/CRcarbonfibercompositematerialstructureandperformance
Abstract:
inthispaper,usingNR\/CRaremixedaccordingtoacertainproportiontoformamixedglue,andthenaccordingtothedifferentcontentoftheaddedcarbonfiber(carbonfiberfirstputtosulfuricacid,thendryingfor4hours),influencestheperformanceofcarbonfiberwithdifferentcontentofNR\/CRmixedwithglue,thenmixingprocessbyaddingcarbonblack,zincoxide,stearicacid,accelerator,sulfur.ThispaperstudiesacertainproportionofNR\/CRataratioof1to1(each50grams),carbonfibercontentofdifferent(measured5groups,respectively,add0.5grams,1grams,1.5grams,2grams..4grams,put...Sulfuricaciddehydrationbeforepreservation,carbonfiberplacedinremovalofrubbermixing,drying,intherubbermixingmachineduringtheseveraladditiveswereaddedinthetest,untilthefinishedproduct,vulcanizationcurve,witharheometertestaftervulcanizingvulcanizingmachinewithaflattothefinishedproduct,tensileproperties,thetestproducttearproperties,hardness,andelectronmicroscopywasusedtomeasuretheirstructure.
Keywords:
carbonfiber,NR/CR,performance,structure
1前言
碳纤维(CF)是由元素C构成的一类有机纤维,由于它本身具有高比强度、高模量、耐高温,耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异的性能.用它增强树脂基体可畦予其复合材料以上性能。
目前几乎没有什么材料具有这么多的特性.因此,碳纤维与其复合材料近年来开展十分迅速。
用碳纤维增强复合材料的研究、开发报道已有很多.并且获得了广泛的应用。
碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸与其他材料。
传统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外,一般不单独使用,多作为增强材料参加到树脂、金属、瓷、混凝土等材料中,构成复合材料。
碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以与用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
1994年至2002年左右,随着从短纤碳纤维到长纤碳纤维的学术研究,使用碳纤维制作发热材料的技术和产品也逐渐进入军用和民用领域。
国已经有使用长纤碳纤维制作国家电网电缆的使用案例多处。
同时,碳纤维发热产品,碳纤维采暖产品,碳纤维远红外理疗产品也越来越多的走入寻常百姓家庭。
碳纤维是军民两用新材料,属于技术密集型和政治敏感的关键材料。
以前,以美国为首的巴黎统筹委员会(COCOM),对当时的社会主义国家实行禁运封锁政策,1994年3月,COCOM虽然已解散,但禁运封锁的阴影仍笼罩在上空,先进的碳纤维技术仍引不进来,特别是高性能PAN基原丝技术,即使中国进入WTO,形势也不会发生大的变化。
因此,除了国人继续自力更生开展碳纤维工业外,别无其它选择。
因此,国外尤其是碳纤维生产技术领先的日等国对中国的碳纤维材料与制品的出口一直保持相当慎重的态度,只有为数很少的中国企业能够与其建立合作关系,拥有其产品的进口渠道。
碳纤维广泛用于民用,军用,建筑,化工,工业,航天以与石油化工、机械制造等领域。
碳复合材料的特性主要表现在力学性能、热物理性能两个个方面。
(1)密度低〔1.7g/cm3左右〕在承受高温的结构中,它是最轻的材料;高温的强度好,在2200oC时可保存室温强度;有较高的断裂韧性,抗疲劳性和抗蠕变性;而且拉伸强度和弹性模量高于一般的碳素材料,纤维取向明显影响材料的强度,在受力时其应力-应变曲线呈现“假塑性效应〞即在施加载荷初期呈线性关系,后来变成双线性关系,卸载后再加载,曲线仍为线性并可到达原来的载荷水平。
(2)热膨胀系数小,比热容高,能储存大量的热能,导热率低,抗热冲击和热摩擦的性能优异。
1.1天然橡胶的概述
天然橡胶介绍:
天然橡胶是从天然产胶植物中制取的橡胶。
市售的天然橡胶主要是由三叶橡胶树的乳胶制得。
天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物,分子式是〔C5H8〕n,其成分中91%~94%是橡胶烃〔聚异戊二烯〕,其余为蛋白质、脂肪酸、糖类等非橡胶物质。
天然橡胶是应用最广的通用橡胶。
世界上约有2000种不同的植物可生产类似天然橡胶的聚合物,已从其中500种中得到了不同种类的橡胶,但真正有实用价值的是三叶橡胶树。
橡胶树的外表被割开时,树皮的乳管被割断,胶乳从树上流出。
从橡胶树上采集的乳胶,经过稀释后加酸凝固、洗涤,然后压片、枯燥、打包,即制得市售的天然橡胶。
天然橡胶根据不同的制胶方法可制成烟片胶、风干胶片、绉片胶、技术分级橡胶和浓缩橡胶等。
标准橡胶或颗粒胶,是20世纪60年代开展起来的天然橡胶新品种。
以前,通用的烟片胶、绉片胶、风干胶片这几种传统产品不管在分级方法、制造方法上都束缚着天然橡胶的开展。
因此,马来西亚于1965年开场实行标准橡胶计划,在使用生胶理化性能分级的根底上开展了颗粒橡胶的生产。
标准橡胶是指按机械杂质、塑性保持率、塑性初值、氮含量、灰分含量、颜色指数等理化性能指标进展分级的橡胶。
标准橡胶包装也比拟先进,一般用聚乙烯薄膜包装,并有鲜明的标识,包的重量较小,易于搬动。
我国规定为40kg。
标准胶的分级较为科学,所以这种分级方法很快被各主要天然橡胶生产国以与国际标准化机构所承受,并先后制定了标准胶的分级标准。
这些标准大体一样,但又不完全一致。
例如ISO2000规定分五个等级,我国的标准GB8081—87,规定有四个等级。
天然橡胶的性能:
〔1〕物理常数相对密度0.94〔20℃〕,折射率1.5222〔20℃〕,弹性模量2—4MPa,燃烧值44.16—44.80MJ/kg,介电常数2.4—2.6,比热容1.88—2.09kJ/(kg·K),门尼黏度90。
〔2〕热性能天然橡胶无一定的熔点。
随着温度的变化,它有三态:
在130℃以上为黏流态;在常温下具有较高的弹性,稍带塑性,即为高弹态;温度降低那么逐渐变硬,低于0℃时,逐渐结晶硬化,继续冷至-72℃时,那么变成脆性物质,即为玻璃态。
受冷冻的橡胶加热至常温,可恢复原状。
生胶拉伸时放热,收缩时吸热。
生胶拉伸70%以上那么会引起结晶。
〔3〕弹性天然橡胶具有很好的弹性。
在0—100℃的围,回弹率可达70%—80%;温度达130℃时,仍可保持正常的使用性能。
〔4〕机械强度天然橡胶是一种结晶橡胶,自补强性较大,故具有非常好的机械强度。
纯硫化胶的拉伸强度为16.7—28.4
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