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纳米Fe3O4磁性复合丁腈橡胶的摩擦、磨损性能研究

2020-11-28阅读(774)

纳米Fe3O4磁性复合丁腈橡胶的摩擦、磨损性能研究

论文摘要

丁腈橡胶具有优良的耐油、耐热和耐腐蚀性,密封制品多采用丁腈橡胶。丁腈橡胶密封件广泛应用于机械、电子、交通、石油化工、冶金、航空等领域。随着各种机械电子设备性能不断提高,在高速、高低温、强腐蚀等恶劣工况下,对橡胶密封件的性能要求也日益严格。为了提高密封件的使用寿命,除了要考虑密封材料必须的力学性能、弹性和耐油性外,还必须最大限度地提高材料的抗磨、减摩性能。本课题在调研了国内、外橡胶密封的现状和发展的基础上,提出了应用纳米技术对复合橡胶进行改性,以纳米Fe3O4磁性复合丁腈橡胶为研究的突破点。纳米颗粒具有尺寸小、比表面积大、表面间形态不同于颗粒内部、表面原子配位不全、表面活性强等特性。采用磁性纳米材料填充橡胶复合材料以期使丁腈橡胶的性能如耐磨耗性能获得提高并使丁腈橡胶带有磁性。磁性纳米技术的研究在橡胶复合材料中的应用已引起人们的关注。本课题选择纳米Fe3O4粒子作为丁腈橡胶的填充剂。从设计和制备纳米Fe3O4橡胶复合材料入手,研究Fe3O4的存在状态与橡胶复合材料结合后的力学性能、摩擦、磨损性能;探究纳米Fe3O4粒子复合丁腈橡胶的抗磨、减摩机理,为设计密封用高性能弹性体复合材料提供理论和应用依据。本项目采用干法混炼制备纳米Fe3O4磁性丁腈复合橡胶,对它的力学、摩擦学、磁学性能进行了测试,并对纳米Fe3O4磁性丁腈橡胶的表面摩擦、磨损、磁性能进行了分析研究。研究结果表明:1)丁腈橡胶填充了纳米Fe3O4粒子后,丁腈橡胶材料的拉伸强度和伸长率略有降低,而硬度有所提高。填充一定量的纳米磁性粒子对丁腈橡胶的其它物性没有明显的改变;2)填充纳米Fe3O4粒子的复合磁性橡胶,除了具有优异的耐油和良好的综合性能外,摩擦系数低和磨损率低。当纳米Fe3O4粒子填充质量分数为12%时摩擦系数仅为0.226,而未填充纳米Fe3O4粒子的丁腈橡胶的摩擦系数为0.775;3)局部放大观测,发现磁性纳米Fe3O4丁腈橡胶在摩擦副表面上形成了物理吸附膜,初步推断该物理吸附膜在摩擦表面具有自修复功能,有利于提高抗磨、减摩作用;4)纳米Fe3O4粒子在丁腈橡胶材料中的质量分数不同,材料的磨损形式也不同。随着填充质量分数的增加,观察到材料的磨损形式由犁削和粘着磨损逐步转变为粘着、疲劳剥落;5)纳米Fe3O4磁性丁腈复合橡胶密封件磁性力可作为密封力,适当选择该密封力可以提高密封件的密封性能和寿命。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 主要符号
  • 第一篇 绪论
  • 第1章 国内外橡胶密封材料的研究现状及进展
  • 1.1 国内外密封橡胶的研究和应用
  • 1.2 常见橡胶密封材料
  • 1.3 丁腈橡胶复合材料
  • 1.3.1 氢化丁腈橡胶
  • 1.3.2 丁腈橡胶/聚氯乙烯/二元共聚氯醚密封材料
  • 1.4 复合磁性橡胶材料
  • 第2章 本课题研究的目的意义
  • 2.1 本研究的目的意义
  • 2.2 主要研究工作
  • 2.3 本课题来源
  • 第二篇 橡胶的摩擦磨损理论
  • 第3章 金属的摩擦理论
  • 3.1 经典摩擦定律
  • 3.2 一般的摩擦理论
  • 3.3 弹塑性接触
  • 3.4 滑动速度的影响
  • 第4章 弹性体的摩擦理论
  • 4.1 基本摩擦机理
  • 4.2 粘附项
  • 4.3 迟滞项
  • 4.4 粘附理论
  • 4.4.1 混合理论
  • 4.4.2 简单的理论
  • 4.5 粘附是一个接触问题
  • 4.6 迟滞摩擦理论
  • 4.7 广义的迟滞摩擦系数
  • 4.8 粘附项与迟滞项的分离
  • 第5章 橡胶的磨损理论
  • 5.1 磨粒磨损
  • 5.1.1 碰撞磨粒磨损
  • 5.1.2 磨削磨粒磨损
  • 5.1.3 冲刷磨粒磨损
  • 5.2 疲劳磨损
  • 5.3 卷筒形成引起的磨损
  • 5.4 速度和温度的影响
  • 3O4磁性复合丁腈橡胶的制备和性能研究'>第三篇 纳米Fe3O4磁性复合丁腈橡胶的制备和性能研究
  • 第6章 复合橡胶的改性材料
  • 6.1 橡胶的改性方法
  • 6.1.1 原位反应合成法
  • 6.1.2 插层法
  • 6.1.3 溶胶-凝胶法
  • 6.1.4 共混法
  • 6.2 橡胶补强填料
  • 6.2.1 颗粒状填料
  • 6.2.2 纤维状填料
  • 6.2.3 层状（片状）填料
  • 6.3 纳米技术对橡胶复合材料性能的影响
  • 6.4 纳米填料增韧橡胶
  • 6.4.1 纳米无机填料增韧原理
  • 6.4.2 纳米填料的粒径
  • 3O4磁性复合丁腈橡胶的制备'>第7章 纳米Fe3O4磁性复合丁腈橡胶的制备
  • 7.1 磁粉及其选择
  • 7.2 橡胶材料及其选择
  • 3O4复合磁性丁腈橡胶的配方'>7.3 Fe3O4复合磁性丁腈橡胶的配方
  • 3O4复合磁性丁腈橡胶的混炼和充磁'>7.4 Fe3O4复合磁性丁腈橡胶的混炼和充磁
  • 3O4复合磁性丁腈橡胶的性能测试'>第8章 Fe3O4复合磁性丁腈橡胶的性能测试
  • 8.1 试验装置
  • 8.2 试件制作
  • 8.3 性能测定
  • 8.3.1 摩擦学性能
  • 8.3.2 物理机械性能
  • 8.3.3 邵氏A硬度测定
  • 8.3.4 门尼粘度
  • 8.4 磁性能
  • 3O4复合磁性丁腈橡胶的实验结果和性能分析'>第9章 Fe3O4复合磁性丁腈橡胶的实验结果和性能分析
  • 3O4复合磁性丁腈橡胶的力学机械性能'>9.1 Fe3O4复合磁性丁腈橡胶的力学机械性能
  • 3O4复合磁性丁腈橡胶的摩擦学性能'>9.2 Fe3O4复合磁性丁腈橡胶的摩擦学性能
  • 3O4复合磁性丁腈橡胶的磨损表面分析'>9.3 Fe3O4复合磁性丁腈橡胶的磨损表面分析
  • 3O4复合磁性丁腈橡胶的磁性能'>9.4 Fe3O4复合磁性丁腈橡胶的磁性能
  • 9.5 实验结果
  • 3O4磁性复合丁腈橡胶在密封中的应用'>第四篇 纳米Fe3O4磁性复合丁腈橡胶在密封中的应用
  • 第10章 橡胶密封
  • 10.1 橡胶密封件的工作机理
  • 10.2 橡胶密封制品的主要品种
  • 10.2.1 油封
  • 10.2.2 0型密封圈
  • 10.2.3 其它成型密封件
  • 10.3 橡胶密封件的寿命
  • 10.3.1 理论基础
  • 10.3.2 影响使用性能的因素
  • 3O4磁性复合丁腈橡胶在密封中的应用'>第11章 纳米Fe3O4磁性复合丁腈橡胶在密封中的应用
  • 11.1 磁性复合丁腈橡胶在中、高压轴封应用
  • 11.2 磁性丁腈复合橡胶密封件的特点
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录 攻读博士学位期间发表的学术论文及专利

    • 相关论文文献

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