纤维素丁腈橡胶复合材料性能的研究

1、毕业论文纤维素/丁腈橡胶复合材料性能的研究材料工程系刘杰林102074118学生名称：学号：高分子材料和工程专业本科：孟美俊专家：导师：二一四年六月诚实的声明本人表示，本论文及其研究是在指导教师的指导下独立完成的，完成论文时使用的所有资料都记载在参考文献中。本人签名：年月日毕业论文的任务书论文主题：纤维素/丁腈橡胶复合材料的性能研究本科：材料工学系专业：高分子材料和工程学编号： 102074118学生：刘杰林指导教师(包括角色): 孟美俊(讲师)一.课题的意义和目标以丁腈橡胶为主体材料，用纤维素和其他配合剂制备复合材料，对其力学性能和其他相关性能进行了研究。 通过合理的配方设计，研究复合材料具

2、备的良好性能。 讨论了影响复合材料各种性能的因素。2 .主要任务1 )确定基础处方和性能处方2 )纤维素的处理3 )确定纤维素改性丁腈橡胶的合理工艺4 )进行力学的基本性能测试5 )控制和考察影响复合材料性能的各种因素6 )比较实验结果，得出结论。三.基本要求1 )认真学习有关书籍，查阅中文资料，制定合理的实验研究方案2 )认真进行各环节的实验，制作实验记录，要求实验数据准确可靠3 )好好思考，运用所学的专业知识，解决实验中遇到的问题4 )翻译与本课题相关的英语文献5 )论文写作要求严格遵循材料工程系“本科毕业论文格式要求”。4 .主要参考资料1张立群、周彦牵、吴卫东、逍海萍、钦熙宇.短纤维橡

3、胶复合材料的流动性J .合成橡胶工业，1996，19 (1) :-102廖俊杰、陈福林、岑兰、陈广汉.丁腈橡胶的应用研究进展J .特殊橡胶制品，2007，28 (5) :-463赵丽，李忠明.丁腈橡胶改性进展J .四川化学工业，2005，8 (1) :-225 .日程论文各阶段的名称开始日期1查阅资料，完成开题报告书1月3日3月18日2纤维素的处理决定了合理的工艺路线3月19日3月20日3用纤维素搅拌NBR3月21日4月20日4中期检查4月21日4月23日5进行力学的基本性能测试4月24日5月20日6写毕业论文5月21日6月3日7制作答辩PPT，准备论文答辩6月4日6月22日审计员：年月日太原

4、工业学院毕业论文纤维素/丁腈橡胶复合材料性能的研究摘要：本文研究了NBR/CMC复合材料的性能。 目的研究纤维素含量对复合材料力学性能、耐磨性的影响。 设计并为获得具有优异力学性能和高耐磨性能的橡胶复合材料提供理论指导和实验依据。 首先研究了NBR/CMC力学性能最佳时的配比，然后用最佳的NBR/CMC配比测试了混合橡胶的耐磨性能。结果表明，纤维素/丁腈橡胶复合材料中NBR/CMC的最佳配比为100/25，CMC用量增大，橡胶的拉伸强度和撕裂强度降低，克隆磨损增大。关键词： NBR、CMC、力学性能、耐磨性能thematerialperfornbr/cmcompositematerialabs

5、tract : thispaperdiscussesnbr/cmccompositymaterperformatedthecelluloseconnthemicrementprotyofcompositymaterma theinforcentionofthecrinfordesingperfordeforden roptionand theoreticalguidance和experimmentarybasis.startisthesystutistyofmicrementproptionofthenbr/cccmsisbestwhentheproportitheressulbethatht

6、hecellulose/nbrecomposititymateinthebestproportiononbr/CMA t100/25，cmdosageinased，rubberttensilestrengthKeywords: NBR，CMC，机械属性，Abrasion resistance- 1 -目录一开头一1.1丁腈橡胶11.1.1发展分析31.1.2基本性能51.1.3丁腈橡胶的制备61.1.4丁腈橡胶的改性81.1.5主要用途81.2橡胶的磨损91.2.1影响橡胶磨损的因素91.2.2橡胶磨损的型号91.3纤维素111.3.1基本性能121.3.2主要用途142实验部152.1实验原

7、料152.2实验处方152.3实验设备和试验设备162.4实验过程162.5性能测试172.5.1通常力学性能测试172.5.2永久变形的测定172.5.3橡胶耐磨性能的测试183结果和讨论193.1通常力学性能测试193.1.1拉伸强度193.1.2撕裂强度203.1.3断裂伸长率213.1.4硬度213.1.5永久变形223.2耐磨损性能试验234结论25参考文献26感谢27I1前言1.1丁腈橡胶丁腈橡胶用丁二烯和丙烯腈乳液聚合法制造，丁腈橡胶主要用低温乳液聚合法生产，耐油性优异、耐磨损性高、耐热性高、粘合力强1。 其缺点是耐低温性差、耐臭氧性差、电性能差、弹性稍低2。丁腈橡胶中的丙烯腈含

8、量(% )为4246、3641、3135、2530、1824这5种。 丙烯腈的含量越多耐油性越好，但耐寒性相应地下降。 丁腈橡胶可在120的空气中或150的油中中长期使用。 另外，丁腈橡胶的耐水性、气密性、粘接性也优异2。 广泛用于各种耐油橡胶制品、各种耐油垫圈、垫圈、套筒、软包装、软管、印染辊、电缆橡胶材料等的制造，已成为汽车、航空、石油、复印等行业不可或缺的弹性材料。丁腈橡胶为淡黄到褐色、带腋臭的弹性体，密度随着丙烯腈含量的增加为0.9450.999g/cm3，可溶于苯、甲苯、酯类、氯仿等芳香族烃和极性溶剂3。 其性能和丙烯腈含量的关系如表1.1所示3。表1.1丙烯腈含量与丁腈橡胶性能的关

9、系table 1.1 acrilyonitrilecontentrelationshipwitheperformanceofnbr性能丙烯腈的含量低-高加工性(流动性)硫化速度硬度、拉伸应力、拉伸强度耐磨耗性永久变形耐油性抗化学腐蚀耐热性弹性耐寒性耐通气性与软化剂的溶解性与极性聚合物的相容性好-好加速低-高好-好放大好-好好-好好-好减少减少放大变坏放大丁腈橡胶的特征如下所示(1)丁腈橡胶的耐油性仅次于聚硫聚氨酯和氟橡胶。 由于氰基具有高极性，丁腈橡胶对无极性和弱极性油类几乎不膨胀，但对芳烃和氯化烃油类的抵抗力低。(2)丁腈橡胶含有丙烯腈结构，不仅降低分子的不饱和度，而且由于氰基的强吸电子能力

10、，烯丙基位置的氢稳定，因此耐热性优于天然、丁苯等通用橡胶，选择合适的配方，最高使用温度达到130(3)丁腈橡胶的极性增大分子间力提高耐磨损性，其耐磨损性比天然橡胶高30%45%。(4)丁腈橡胶的极性和变压器式1-4结构为结构密集、通气率低、气密性与丁基橡胶相同的橡胶4。(5)丁腈橡胶通过导入丙烯腈提高了结构的稳定性，因此耐化学性优于天然橡胶，但对强氧化性酸的抵抗力低。(6)丁腈橡胶为非结晶性橡胶，没有自增强性，纯橡胶硫化橡胶的拉伸强度仅为3.04.5 MPa。 因此，只有增强后才有使用价值，碳黑增强硫化橡胶的拉伸强度达到2530MPa，优于丁苯橡胶4。(7)丁腈橡胶由于分子链的柔软性和非结晶性

11、，因此硫化橡胶的弹性、耐寒性、耐弯曲性、耐撕裂性差，变形发热大。 丁腈橡胶的耐寒性比一般的通用橡胶差，脆性温度为-10-20。(8)丁腈橡胶的极性变为半导体橡胶，不适合作为电绝缘材料使用，体积电阻为108109m，介电常数达到712，是电绝缘性最差的橡胶。(9)丁腈橡胶具有不饱和性，容易受到臭氧的破坏，且分子链的柔软性差，因此臭氧龟裂的发展速度快。 特别是产品在使用中与油接触的情况下，配合时添加的臭氧防止剂容易被油抽出，防止臭氧破坏的能力下降。(10 )丁腈橡胶的分子量分布窄、极性大、分子链柔软性差，且由于其自身特定的化学结构，加工性差。 塑化效果低，混练操作困难，混练加工中发热高，轧制、挤出

12、收缩率和膨胀率大，成形时自粘性差，硫化速度慢等表现。(11 )丁腈橡胶是昂贵的橡胶之一，因此比氯丁橡胶的生产成本高。 丁腈橡胶具有良好的耐油性，同时保持良好的橡胶特性，因此被广泛用于各种耐油制品。 另外，丁腈橡胶具有半导电性，因此可用于需要引起静电以避免引起火灾的地方。丁腈橡胶可以和其他橡胶和塑料并用，在各个方面改善性能。 很多特殊丁腈橡胶根据其特性，有各自的用途。 如羧基丁腈橡胶那样，通过导入丙烯酸结构能够提高强度、耐磨损性及粘合性能的部分交联丁腈橡胶，由于导入二乙烯基苯，因此改善加工性能，有利于轧制、挤出操作，能够减少半成品的收缩率和膨胀率其耐热性处于氯磺化聚乙烯、氧醚橡胶与乙烯-丙烯-二

13、烯橡胶之间，比普通丁腈橡胶高约40的丙烯酸橡胶的低温性能优异； 耐胺性和耐蒸汽性优于氟橡胶，与乙-丙-二烯橡胶类似的压缩永久变形性与乙-丙橡胶相似的挤出性能优于氟橡胶。1.1.1发展分析丁腈橡胶于1930年首先在德国进行研究，1931年成为丁二烯和丙烯腈的共聚物，发现其具有优异的耐油性、耐老化性、耐磨损性等性能5。 1937年德国的I.G.Faben公司投入工业生产，以商品名BunaN诞生。 1941年美国也开始了大规模生产。 不久，几个国家也相继开始生产丁腈橡胶，目前世界上已有许多国家能够生产各种品牌的丁腈橡胶5。 丁腈橡胶除了具有优异的耐油性外，还具有老化、耐磨损性、低通气性、凝聚力等特征

14、，因此其应用领域广泛。 丁腈橡胶需求量在总橡胶需求量中所占的比例因各国情况而异，一般工业发达国家约占2.5%3.5%，发展中国家的比例稍低。丁丙烯酸橡胶因其耐油、耐热性能和物理机械性能优异，已成为耐油橡胶制品的标准弹性体，广泛用于汽车、航空宇宙、石油开采、石油化学、纤维、电线电缆、印刷和食品包装等领域，目前国内生产不足，年进口量约4万吨6。 2001年全球丁腈总年产量约65万吨，分布于17个国家和地区。 其中，中国周边地区年生产能力约27万吨，占世界总年生产能力的40%，是我国除印度以外的主要进口源地6。 中国现在有中国石油兰化公司从前苏联引进采用高温间歇乳液聚合技术的硬橡胶装置，年生产能力约0.45万吨，能生产3种丁腈橡胶的装置，第二个是中石油吉化公司从日本引进丁苯橡胶装置改造成一条生产线的丙烯酸装置， 采用多釜串联、低温乳液聚合技术，年产能力为1万吨，能