多壁碳纳米管硅橡胶复合材料的结构与动态力学性能的研究-高分子化学与物理专业论文.docx

万方数据 万方数据 摘要 多壁碳纳米管/硅橡胶复合材料的 结构和动态力学性能的研究 摘 要 本论文主要研究了不同的补强填充体系，尤其是碳纳米管对硅橡胶性能和 结构的影响。本文共选取了碳纳米管、炭黑、白炭黑三种填料，通过制备硅橡 胶/填料复合材料，对复合材料的硫化加工性能、力学性能、热力学性能、动态 力学性能以及微观结构做了研究。实验结果表明： 1. 随着 3 种填料填充量的增加，复合材料焦烧时间提升，加工性能得以提 升。另外，碳纳米管的应力软化效应较炭黑和白炭黑更加明显，从应力软化效 应的意义来讲，碳纳米管对硅橡胶补强性比炭黑和白炭黑要高，认为复合材料 的交联程度得以明显提升。 2. 随着三种填料填充量的增加，复合材料的储能模量、损耗模量、损耗因 子和转矩都呈现明显的上升趋势，都在形变量达到一定程度时，出现明显的非 线性下降，即 Payne 效应。 3. 三种填料都能够显著改善硅橡胶的力学强度，但对硅橡胶力学性能补强 效果最好的是碳纳米管，其次是白炭黑和炭黑。 4. 三种填充材料对提高硅橡胶的热氧稳定性都有显著效果，填充了碳纳米 管的复合材料面间的热阻较小，有更好的导热性，即有着最好的热氧稳定性， 白炭黑和炭黑次之。 5. 通过研究复合材料的动态力学性能表明，碳纳米管填充量较少时，复合 材料的储能模量随应变振幅的增大而变化不大，但随着碳纳米管填充量增加， 出现了明显的 Payne 效应，出现该效应时碳纳米管的体积分数约为 5%，这完全 不同于炭黑和白炭黑在填充橡胶中形成网络结构的体积分数 10%-15%。表明复 合材料中有碳纳米管的某种形式网络结构形成，并且打破与重建这种网络结构 导致了储能模量的非线性下降。 6. 5 份、10 份、20 份、30 份碳纳米管能够均匀的分散在硅橡胶基体中，并 未发生明显的团聚。20 份炭黑和白炭黑虽能分散到硅橡胶基体中，但并未像碳 纳米管一样均匀分散。碳纳米管填料与硅橡胶有特殊的亲和力，能够均匀的分 散在硅橡胶基体中。 I 摘要 关键词：硅橡胶 碳纳米管 动态力学性能 粘弹性 II ABSTRACT THE STUDY ON THE STRUCTURE AND DYNAMIC MECHANICAL PROPERTIES OF MULTI-WALLED CARBON NANOTUBES/SILICONE RUBBER COMPOSITES ABSTRACT This thesis mainly studies the properties and structures of different reinforcing filling system, especially carbon nanotubes, on silicone rubber.In this paper, we selected carbon nanotubes, carbon black, and silica as filler. We prepared silicone rubber/filler materials, and studied the mechanical properties of the composites, vulcanization processing performance, thermodynamic properties, dynamic mechanical properties and microscopic structure.The results show that: With the increased amount of three kinds of fillers, the scorch time goes to ascend, and the processability of composites can be improved. In addition, Carbon nanotubes stress softening effect is more apparent than carbon black and silica. When talking about the meaning of stress softening effect, carbon nanotubes on silicon rubber reinforcing is higher than carbon black and silica, we think the crosslinking degree of the composite is improved significantly. Along with the increase of the three kinds o