铜粉/海泡石改性氟橡胶复合材料摩擦磨损性能研究

摘要

本论文采用铜粉和海泡石作为填料添加到氟橡胶基体中，主要研究不同比例的两种填料对氟橡胶力学性能及摩擦磨损性能的影响。
　　首先，为提高铜粉和海泡石在氟橡胶基体的分散性，分别对两种填料进行表面改性。分别采用HCl、H2SO4及HNO3溶液对海泡石进行表面处理以除去包覆在海泡石表面的杂质。采用扫描电子显微镜(SEM)表征铜粉和海泡石微观形貌；采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对海泡石和铜粉表面进行有机改性。利用X射线衍射仪(XRD)分析酸处理和有机改性前后海泡石晶体结构变化；利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析铜粉和海泡石有机改性前后官能团的变化。结果表明，KH570成功接枝在铜粉和海泡石表面。有机改性前后海泡石晶型结构未发生变化。
　　其次，设计氟橡胶复合材料硫化配方，采用模压成型法分别制备了铜粉/氟橡胶、海泡石/氟橡胶及铜粉/海泡石/氟橡胶复合材料。采用 M2000-A型无转子硫化仪，测试不同硫化温度下两种填料对混炼胶硫化性能的影响。利用邵氏硬度计分别测量不同配方下氟橡胶复合材料的硬度。采用GMT-4104型微机控制电子万能试验机测定氟橡胶复合材料的力学性能。采用水热反应釜对拉伸试样进行老化性能试验。采用TG/DSC热分析仪测试氟橡胶复合材料热稳定性。结果表明，铜粉和海泡石均可以提高氟橡胶复合材料的交联反应速率，缩短硫化时间。铜粉和纤维状海泡石协同添加能够提高复合材料的硬度及耐热性能，但复合材料力学性能有所下降，提高了复合材料老化速度。
　　最后，采用MWA-1万能立式摩擦磨损试验机研究氟橡胶复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。分别研究了不同配方、不同载荷及不同转速下测试样的摩擦系数及磨损率。采用SEM对氟橡胶复合材料摩损面进行形貌表征，分析铜粉/海泡石协同改性氟橡胶复合材料的摩擦磨损机理。结果表明，当同时添加5份铜粉和10份海泡石时，氟橡胶复合材料的摩擦系数降低为0.4，磨损率为1.275x10-4mm3·N-1m-1。铜粉和海泡石协同添加可以提高氟橡胶复合材料的耐磨性能。

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第一章 绪论

§1.1 引言

§1.2橡胶摩擦磨损机理

§1.3氟橡胶的应用

§1.4 海泡石及铜粉研究概况

§1.5橡胶摩擦磨损性能研究现状

§1.6 课题的提出和研究内容

第二章 海泡石表面改性

§2.1 实验部分

§2.2 结果与讨论

§2.3 本章小结

第三章 铜粉/氟橡胶复合材料性能研究

§3.1 实验部分

§3.2 结果和讨论

§3.3 本章小结

第四章 铜粉/海泡石/氟橡胶复合材料性能研究

§4.1 引言

§4.2 实验部分

§4.3 结果与讨论

§4.4 本章小结

第五章 铜粉/海泡石改性氟橡胶复合材料摩擦特性

§5.2 实验部分

§5.3 结果与讨论

§5.3本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 总结

§6.2 展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果