短纖維增強(qiáng)發(fā)泡橡膠復(fù)合材料在高低溫下的力學(xué)性能研究.pdf

1、短纖維增強(qiáng)發(fā)泡橡膠復(fù)合材料是由橡膠基體與短纖維以及氣體所組成的三相體系的新型復(fù)合材料，它是將短纖維作為增強(qiáng)體分散在橡膠基質(zhì)中，使之與橡膠相互復(fù)合制成類似于聚合物共混體的補(bǔ)強(qiáng)性復(fù)合材料。這種材料能夠把橡膠的柔性和短纖維的剛性很好地結(jié)合在一起，從而賦予材料以高模量、高撕裂強(qiáng)度、優(yōu)良的壓縮彈性恢復(fù)率以及低伸長下的高應(yīng)力等。 本論文首先從理論出發(fā)，分析了短纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料中基體與短纖維之間的應(yīng)力傳遞，以及界面粘合及纖維之間的相互作用

2、對短纖維應(yīng)力傳遞的影響。通過對短纖維應(yīng)力傳遞機(jī)制的分析，進(jìn)而對短纖維增強(qiáng)發(fā)泡橡膠復(fù)合材料的強(qiáng)度和模量進(jìn)行了預(yù)測。最后對硫化橡膠在高低溫下的力學(xué)性能進(jìn)行了分析。 本文按當(dāng)前實(shí)際使用的基本原料、正規(guī)生產(chǎn)工藝，制備了不同短纖維加入量(纖維含量)、不同發(fā)泡率(不同體積重量)的樣品，進(jìn)行了較廣泛溫度范圍(213K～398K)、不同性能的研究。系統(tǒng)測試并分析了短纖維增強(qiáng)發(fā)泡橡膠復(fù)合材料的基本性能以及高低溫下的力學(xué)性能。短纖維增強(qiáng)發(fā)泡橡膠復(fù)合

3、材料的基本性能主要包括尺寸穩(wěn)定性、表觀(體積)密度和邵氏硬度。通過試驗(yàn)分析，可以得出：對于同一發(fā)泡率、不同纖維含量的短纖維增強(qiáng)發(fā)泡橡膠復(fù)合材料，隨著纖維含量的增加，沿長度、寬度方向的收縮率和表觀(體積)密度均隨之減??；而邵氏硬度值卻隨之增大；對于同一纖維含量、不同發(fā)泡率的短纖維增強(qiáng)發(fā)泡橡膠復(fù)合材料，隨著發(fā)泡率的增大，沿長度方向、寬度方向的收縮率隨之增大，而表觀(體積)密度、硬度均隨之減小。短纖維增強(qiáng)發(fā)泡橡膠復(fù)合材料高低溫下的力學(xué)性能主要

4、包括拉伸性能、彎曲性能以及壓縮性能。通過試驗(yàn)分析，可以得出：在同一溫度下，增大短纖維含量和減小發(fā)泡率都使得材料的拉伸性能得到了增強(qiáng)；通過對不同溫度下的發(fā)泡橡膠復(fù)合材料的拉伸性能的研究可以得出，短纖維增強(qiáng)發(fā)泡橡膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在213K～233K之間；增大短纖維含量和減小發(fā)泡率均可以增強(qiáng)材料的彎曲性能；短纖維的加入同樣也明顯改善了橡膠發(fā)泡復(fù)合材料的壓縮性能。通過綜合比較可以看出，短纖維含量為5﹪，體積重量為730.16kg/m3的短纖維