石墨烯自身具備優(yōu)良的力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)性能,在材料、化學(xué)、物理、生物等所有的研究領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。石墨烯作為優(yōu)良填料填充到天然橡膠中,制備得到石墨烯天然橡膠復(fù)合材料。制備的工藝有熔融共混、溶液共混和乳液共混常見三種,以此來改善石墨烯在天然橡膠基體中的分散程度。本文采用機(jī)械共混的方法制備了石墨烯天然橡膠復(fù)合材料,并分別對實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行多種檢測,得到其測量結(jié)果,分析了復(fù)合材料的力學(xué)性能、導(dǎo)熱性能、動態(tài)力學(xué)性能和導(dǎo)電性能。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)石墨烯的質(zhì)量份數(shù)為3g時,導(dǎo)熱率會隨著溫度的增加而不斷升高。相較于未加石墨烯,3g石墨烯的力學(xué)性能較好,導(dǎo)熱性能較好,耐磨性能較好,動態(tài)力學(xué)性能中損耗因子最小,很大程度上降低了滾動阻力。設(shè)計(jì)多指標(biāo)正交試驗(yàn),通過計(jì)算得到極差R的大小,諸因素對各指標(biāo)的顯著性順序?yàn)?拉伸強(qiáng)度為C→A→B,斷裂伸長率為A→C→B。拉伸強(qiáng)度指標(biāo)的好的試驗(yàn)條件為A3B4C1,斷裂伸長率指標(biāo)的好的試驗(yàn)條件為A4B4C1;在計(jì)算得到的真應(yīng)力與真應(yīng)變數(shù)值中,試驗(yàn)條件為A3B3C1的數(shù)值最大,綜合平衡后的好的試驗(yàn)條件為A3B4C1,因素的質(zhì)量份數(shù)分別為41g炭黑、4g石墨烯、1g白炭黑,對... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

單層石墨烯及其派生物示意圖[6]

石墨烯/天然橡膠復(fù)合材料性能的實(shí)驗(yàn)研究與分形微觀表征14圖2-1石墨烯天然橡膠復(fù)合材料的硫化特性曲線Fig.2-1Thecuringcharacteristiccurveofgraphenenaturalrubbercomposite2.5.2天然橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能表2-3是填充石墨烯不同質(zhì)量份數(shù)下橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能參數(shù)。從表中可以看出，隨著橡膠體系中石墨烯填料用量的增加，力學(xué)性能參數(shù)拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和撕裂強(qiáng)度相比較于未添加石墨烯的天然橡膠復(fù)合材料有明顯的增加。表2-3天然橡膠復(fù)合材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.2-3TheexperimentaldataofmechanicalpropertiesofnaturalrubbercompositesGE/（g）Tensilestrength/MPaElongationatbreak/%Tearstrength/kN/m0（20#）15.508245.20926.0151（21#）23.951263.03333.2632（22#）23.355273.60041.6223（23#）24.412287.98736.4334（24#）24.403277.67432.7695（25#）24.309276.52837.6386（26#）24.820269.78039.410表2-3中石墨烯質(zhì)量份數(shù)為2g，4g，6g時對應(yīng)的拉伸強(qiáng)度分別為23.355MPa，24.403MPa，24.820MPa，相較于未加石墨烯的天然橡膠復(fù)合材料（拉伸強(qiáng)度為15.508MPa）分別高出51%，57%，60%，推測是因?yàn)槭┰谙鹉z基體中分散的更為均勻，因此形成了較大且數(shù)量增多的填料網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料的斷裂伸長率變化趨勢是先增大后減小，但是都比未添加石墨烯的復(fù)合材料的數(shù)值大，當(dāng)石墨烯的質(zhì)

青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文23在石墨烯質(zhì)量份數(shù)達(dá)到最大份數(shù)4g時，炭黑/白炭黑的份數(shù)逐漸減小時，硫化時間和焦燒時間呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。這可能是炭黑和白炭黑各自的比表面積有關(guān)，比表面積越小，膠料硫化速度就越快，硫化時間就越短，進(jìn)而影響天然橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能。表3-4CB/GE/SiO2對天然橡膠復(fù)合材料的硫化參數(shù)Tab.3-4ThevulcanizationparametersofCB/GE/SiO2fornaturalrubbercompositesCB/GE/SiO2MH/（dNm）ML/（dNm）（MH-ML）/（dNm）Tc90/minTs2/min1#23.920.8623.068.171.752#23.761.122.66102.223#30.371.3429.0311.022.034#32.041.3130.739.911.795#11.590.5511.049.862.626#12.970.612.378.572.167#13.070.5812.4910.122.68#13.680.5113.1710.192.69#11.940.4511.499.472.5710#13.010.5912.429.32.3211#12.340.5211.827.742.0912#12.960.5312.439.062.3413#11.930.5411.399.462.5714#10.670.4710.29.112.6515#12.310.5211.798.522.216#11.530.3911.148.492.25圖3-1CB/GE/SiO2對天然橡膠復(fù)合材料的硫化特性曲線Fig.3-1ThecuringcharacteristiccurveofCB/GE/SiO2onnaturalrubbercomposites

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3375721