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1、 毕业论文玻璃纤维/天然橡胶复合材料耐磨性能的研究材料工程系闫超群102074314学生姓名： 学号： 高分子材料与工程系 部： 孟苇专 业： 指导教师： 二一四年六月 诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业论文任务书论文题目： 玻璃纤维/天然橡胶复合材料耐磨性能的研究 系部： 材料工程系 专业： 高分子材料与工程 学号： 102074314 学生： 闫超群 指导教师（含职称）： 孟苇（研高工） 1课题意义及目标以天然橡胶为主体材料，用玻璃纤维和其他补强剂，制得复合材料，对其力学
2、性能和耐磨性能进行研究，对复合材料界面的形成及作用机理进行研究。通过合理配方设计，研究复合材料所具备的较好的耐磨性能。对影响耐磨性能的各种主要因素进行讨论。2主要任务 1）确定基础配方。 2) 通过改变玻璃纤维的份数制备玻璃纤维/天然橡胶复合材料。 3) 确定合理的工艺路线。 4) 进行力学基本性能测试和相应结构表征测试。 5) 对影响主要性能的各种因素进行控制和考察。 6) 用扫描电镜等对其微观结构进行分析。 7) 对比实验结果，得出结论。3. 基本要求1）认真学习相关书籍，查阅中外文资料，制定出合理的实验研究方案；2）认真做好各环节实验，做好实验记录，要求实验数据准确可靠；3）勤于思考，应
3、用所学的专业知识来解决实验中遇到的问题；4）翻译一篇与本课题相关的英文文献；5）论文撰写要求严格按照材料工程系“本科毕业论文格式要求”撰写。4. 主要参考资料1 方庆红, 谭惠丰. 轮胎胎面胶耐磨性能研究J. 橡胶工业, 2002, 49(7): 397-399.2 贺春江, 毛鲲鹏, 吴智强. 耐磨橡胶板配方的研究J. 橡胶工业, 2005, 15(2): 55-57.3 张殿荣, 马占兴, 杨清芝. 现代橡胶配方设计M. 北京: 化学工业出版社, 1994.5进度安排论文各阶段名称起 止 日 期1资料查阅，完成开题报告2014年1月3日2014年3月18日2制定实验方案，准备原料2014年
4、3月19日2014年3月20日3材料制备，性能测试，结构表征（中期检查）2014年3月21日2014年4月3日4补充实验（查漏补遗，验证实验）2014年4月4日2014年5月30日5撰写毕业论文，准备论文答辩2014年6月4日2014年6月22日审核人： 年 月 日太原工业学院毕业论文玻璃纤维/天然橡胶复合材料耐磨性能的研究摘要：本文采用天然橡胶为主体原料，然后分别加入0-35份的玻璃纤维，研究不同含量的玻璃纤维对天然橡胶性能的影响。在炼胶过程中加入炭黑，氧化锌，硬脂酸，促进剂，硫磺。玻璃纤维加入之前要放到硅烷偶联剂里脱水保存，再取出烘干，用炼胶机进行炼胶混合，期间分别加入上述几种添加剂，直至
5、成品。在用硫化仪测试硫化曲线，测试完后用平板硫化机进行硫化至成品，最后测试成品的力学性能，硬度，耐磨性，并对影响耐磨性能的因素进行控制和考察。实验结果表明，当玻璃纤维含量在0-25份阶段时，天然橡胶的耐磨性随玻璃纤维的增加而提高，当玻璃纤维含量在25-35份阶段，复合材料的耐磨性随着玻璃纤维含量的增加而下降。这是因为橡胶的硬度和强度越高，抵抗砂轮切割和扯断的能力越高。关键词：天然橡胶，短玻璃纤维，耐磨性能 - 0 -Study of Glass Fiber / Rubber Composite Abrasion ResistanceAbstract: In this paper, the us
6、e of natural rubber as the main raw material, then add 0-35 parts of glass fiber, effects of different content of glass fiber on properties of natural rubber. The addition of carbon black, Zinc Oxide, stearic acid, sulfur, accelerator in the mixing process. To put thePVAcinfiltrationagentdehydration
7、before savingglassfiber into natural rubber,outof thedrying,rubbermixinginrubber machine,duringtheseveral additiveswere added,untilfinished the product. In the test of vulcanization curves using vulcameter, machine vulcanized to finished products for flat-panel curing after test, mechanical properti
8、es test, finally finished the hardness, wear resistance, and control and Study on Influencing Factors of wear resistance. The results shows that the stage of 0-25 parts with the increase of wear resistance of a natural rubber and glass fiber increased, the stage of 25-35 parts with the increasing we
9、ar of composite material of glass fiber content decreases.This is because the hardness and strength of the rubber, the higher the ability to resist tearing and cutting wheel.Key words: Natural rubber,Short glassfiber, Wear resistance- 0 -目 录1 前言11.1天然橡胶的概述11.2 天然橡胶的性能21.3 天然橡胶的应用41.4 玻璃纤维41.5 玻璃纤维的结
10、构51.6 玻璃纤维的性能61.7 玻璃纤维复合材料国内外的研究进展71.8 本论文研究的目的和意义82 实验部分92.1 实验原料92.2 实验设备92.3 实验配方102.4 实验工艺102.4.1 玻璃纤维的表面处理102.4.2 不同混炼工艺下NR的制备112.5 样品制备132.5.1 混炼132.5.2 硫化132.5.3 阿克隆磨耗机实验机理153 实验结果分析163.1 玻璃纤维增强天然橡胶力学性能的分析163.1.1 拉伸性能163.1.2 抗撕裂性能163.2 力学性能分析173.3 数据分析184 结论26参考文献27致谢29I1 前言天然橡胶作为一种复合材料的基体材料，
11、具有高弹性、良好的工艺加工性能，机械强度高、耐屈挠疲劳性能和耐寒性好等优点，被广泛用于制造各类轮胎，特别适用于制造载重量大的大规格轮胎 1-3。但是用于载重量较大的大规格轮胎时强度往往会有所不足。为增加强度提高力学性能，人们经常对其进行各种改性。最常见的改性方法就是加入纤维4，玻璃纤维是最常选用的纤维，玻璃纤维是一种优良的增强材料，拉伸强度和弹性模量都很高并且具有耐老化和耐化学品腐蚀，性能优良，吸湿性小，吸水性小，耐热性好，热膨胀系数小等优点5。但是玻璃纤维也有质脆、柔性小、导热性差等缺点。因此本文对玻璃纤维增强的复合材料在拉伸强度等力学性能方面进行了对比，给出了初步的参考和选择。纤维增强橡胶
12、复合材料。所有纤维增强天然橡胶复合材料的加工工艺6，一般采取生胶塑炼-加入配合剂混炼-加入短纤维混炼-加入硫磺混炼-至均匀-取向-硫化-停放待测试的顺序进行。混炼工艺在6英寸开放式炼胶机上进行。取向工艺:将混炼均匀的混炼胶以一定的辊距（约0.3mm）一次下胶，再在开炼机上压延成2-4mm厚的薄片，于平板硫化机上硫化。硫化工艺条件:145，（10-12）MPa，（20-30）min。1.1天然橡胶的概述天然橡胶是种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，分子式是（C5H8）n，其成分中91%94%是橡胶烃（聚异戊二烯），其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质。天然橡胶是应用最广的通用橡胶
13、。结构式如下：世界上约有2000种不同的植物可生产类似天然橡胶的聚合物，已从其中500种中得到了不同种类的橡胶，但真正有实用价值的是三叶橡胶树。橡胶树的表面被割开时，树皮内的乳管被割断，胶乳从树上流出。从橡胶树上采集的乳胶，经过稀释后加酸凝固、洗涤，然后压片、干燥、打包，即制得市售的天然橡胶。天然橡胶根据不同的制胶方法可制成烟片胶、风干胶片、绉片胶、技术分级橡胶和浓缩橡胶等。 标准橡胶或颗粒胶，是20世纪60年代发展起来的天然橡胶新品种。以前，通用的烟片胶、绉片胶、风干胶片这几种传统产品不论在分级方法、制造方法上都束缚着天然橡胶的发展。因此，马来西亚于1965年开始实行标准橡胶计划，在使用生胶
14、理化性能分级的基础上发展了颗粒橡胶的生产。标准橡胶是指按机械杂质、塑性保持率、塑性初值、氮含量、灰分含量、颜色指数等理化性能指标进行分级的橡胶。标准橡胶包装也比较先进，一般用聚乙烯薄膜包装，并有鲜明的标识，包的重量较小，易于搬动。标准胶的分级较为科学，所以这种分级方法很快被各主要天然橡胶生产国以及国际标准化机构所接受，并先后制定了标准胶的分级标准。这些标准大体相同，但又不完全一致。例如ISO2000规定分五个等级，我国的标准GB8081-87，规定有四个等级。天然橡胶具有优异的综合物理机械性能。天然橡胶在常温下具有很好的弹性。这是由于天然橡胶分子链在常温下呈无定形状态，分子链柔性好的缘故。其密度为0.913g/cm，弹性模量为2-4MPa，约为钢铁的三万分之一，而伸长率为钢铁的300倍，最大可达1000%。在0-100度范围内，天然橡胶的回弹性可达到50%-85%以上，并且因为是非极性橡胶，所以电绝缘性能良好。
