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1、 毕业论文玻璃纤维/丁苯橡胶复合材料导电性能研究材料工程系张将102074315学生姓名： 学号： 高分子材料与工程系 部： 孟美俊专 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/丁苯橡胶复合材料导电性能研究 系部： 材料工程系 专业： 高分子材料与工程 学号： 102074315 学生： 张将 指导教师（含职称）： 孟美俊（讲师） 1课题意义及目标单独一种橡胶材料导电性有限，必须发展橡胶复合材料。玻璃纤维是一种性能优良的增强
2、材料，其抗拉强度高，比有机纤维高6-30倍；弹性模量高，比强度和比模量高抗老化和化学腐蚀性能优良，玻璃纤维价格便宜。为了降低成本，在橡胶中加人玻璃纤维，采用混炼工艺制备出玻璃纤维增强橡胶复合材料，并研究了玻璃纤维对橡胶导电性能的影响。2主要任务 1）查阅相关文献，提出试验方案，确定基础配方和性能配方；2）玻璃纤维的处理；3）确定合理的工艺路线，通过玻璃纤维的含量制备玻璃纤维/丁苯橡胶复合材料；4）进行拉伸、撕裂力学性能的测试；5）进行介电常数的测试；6）用扫描电镜对其微观结构进行分析；7）记录实验结果，分析处理实验数据；对影响导电性能的因素进行分析总结；8）完成毕业论文的撰写工作。3. 基本要
3、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 杨清芝. 现代橡胶工艺学M. 北京: 中国石化出版社, 2009.2 朱敏. 橡胶化学与物理M. 北京: 化学工业出版社, 1984.3 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，制定实验方案，完成开题
4、报告1月3日3月18日2准备原料，处理玻璃纤维，制备复合材料3月19日4月5日3改变玻纤含量制备玻璃纤维/SBR复合材料4月6日4月25日4测试拉伸、撕裂力学性能，电性能，扫描电镜分析4月26日5月9日5分析实验数据，查漏补遗，验证试验5月10日6月3日6撰写毕业论文，制作答辩PPT及论文答辩6月4日6月22日审核人： 年 月 日 太原工业学院毕业论文玻璃纤维/丁苯橡胶复合材料导电性能的研究 摘要：本课题以玻璃纤维，丁苯橡胶为原料制备了玻璃纤维/丁苯橡胶复合材料，采用制得玻璃纤维含量(0-40份)不同的玻璃纤维/丁苯橡胶复合材料，研究了玻璃纤维含量对丁苯橡胶复合材料力学性能、导电性能方面的影响
5、，结果表明，玻璃纤维增强丁苯橡胶在力学性能方面有明显的提高，对导电性有明显的抑制作用。随着碳纤维含量的增加，力学性能先上升后下降，在玻璃纤维的含量为25份时，GF/SBR复合材料的力学性能最好，导电性能呈下降趋势。关键词：玻璃纤维，丁苯橡胶，复合材料，导电性Conductivity of GF/SBR Composite Materials ResearchAbstract: This topic using glass fiber (GF), styrene-butadiene rubber(SBR) as raw material, by controlling the process c
6、onditions to prepare the amount of glass fibers(0-40phr) GF/SBR composite materials, effect of glass fiber content on the mechanical properties and electrical.conductivity of glass fiber/SBR composite materials, the result show that glass fiber/SBR has significantly improved in mechanical properties
7、 and significantly inhibited on the conductivity, with the increase of glass fiber content, mechanical properties after the first rise and fall in the glass fiber content of 25 phr, the mechanical properties of GF / SBR composites best, and conductivity decreased.Key words: Glass fiber, Styrene-buta
8、diene rubber, Composites, Conductivity - 1 -目 录1 前言11.1 玻璃纤维11.1.1 玻璃纤维的概述11.1.2 玻璃纤维的表面处理及研究现状21.2 丁苯橡胶的分类、性能与应用31.2.1 丁苯橡胶的分类31.2.2 丁苯橡胶的性能41.2.3 丁苯橡胶的应用41.3 丁苯橡胶的生产状况及未来发展趋势51.3.1 国外生产消费情况51.3.2 国内生产消费情况51.3.3 丁苯橡胶未来发展趋势61.4 玻璃纤维未来发展趋势61.4.1 玻璃纤维及其复合材料的制备61.4.2 玻璃纤维在聚合物基复合材料中的应用81.5 本课题研究的目的和意义92
9、 实验部分102.1 实验配方、设备及实验原料102.1.1 实验配方102.1.2 实验设备103 实验结果与讨论153.1 玻璃纤维含量对力学性能影响153.2 复合材料导电性能分析223.2.1 偶联剂处理玻纤前后电学性能分析263.3 玻纤经处理前后SEM分析264 结论29参考文献30致谢311 前言玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都
10、由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。玻璃纤维复合材料由于其材料性能可设计性及轻质高强的特点，应用于航空、航天及国民经济的诸多领域，如建筑、陆上交通工具、船艇和近海工程、电子、电器、体育、医疗器械等。 1.1 玻璃纤维1.1.1 玻璃纤维的概述 玻璃纤维是一种性能优越的无机非金属材料，是现代材料家族中重要的一员，也是高新技术不可缺少的配套基础材料。它不仅具有不燃、耐高温、电绝缘、拉伸强度高、化学性能好等优良性能，还可以采用有机涂覆处理技术来进行制品深加工及扩大制品的应用。用玻璃纤维增强复合材料已成为当今最热门的工
11、业领域之一即复合材料工业的主题。因而玻纤已被广泛地用于交通、运输、建筑、环保、石油、化工、电器、电子、机械、航空、航天、核能、兵器等传统产业部门和国防、高新技术部门。玻璃纤维是由各种金属氧化物的硅酸盐类，经熔融后以极快的速度抽丝而成。目前生产玻璃纤维最常用的方法有玻璃球法和直接熔融法。玻璃球法生产工艺由制球和拉丝两部分组成。根据纤维质量要求，将砂、石灰石、硼酸等玻璃原料按一定的比例干混后，装入熔炉中熔融，熔融的玻璃流经造球机制成玻璃球供拉丝选用。将制好的玻璃球经热水清洗、去污和挑选后放入坩埚加热熔化，再由高速转动的拉丝机制成直径很细的玻璃纤维。直接熔融法是将玻璃配合料投入熔窑熔化后直接制成各种
12、支数的连续玻璃纤维。经研究表明，玻璃纤维的结构与玻璃的结构本质上没有什么区别，都是一种具有短距离网络结构的非晶结构。玻璃是由二氧化硅的四面体组成三维网络结构，网络间的空隙由钠离子填充，每一个四面体均由一个硅原子与其周围的氧原子形成离子键，而不是直接联到网络结构上。 玻璃纤维的物理性质由不同成分而制成的不同纤维而各异，由于随着纤维直径和长度的减小，纤维中的微裂纹会相应减小，因而玻璃纤维的强度随着纤维直径和长度的减小，纤维的强度从而提高。化学组成对强度也有很大的影响。无碱玻璃纤维比有碱纤维的拉伸强度高百分之二十。含碱量越高，强度越低。玻璃纤维的化学稳定性主要取决于纤维中二氧化硅及碱金属氧化物的含量
13、。增加二氧化硅的含量能提高玻璃纤维的化学稳定性、耐酸性及耐碱性，碱金属氧化物会使化学稳定性降低。玻璃纤维可以制成各种制品，如无捻粗纱，短切纤维毡、各种类型的布和带等，它们都在复合材料中得到应用。1.1.2 玻璃纤维的表面处理及研究现状玻璃纤维的主要成分是硅酸盐，与聚合物的界面粘合性不好，因此常常采用有机硅烷偶联剂与有机铬化物偶联剂对比例纤维的表面进行处理。硅烷偶联剂一般要配制成溶液后使用，常常用酒精和水配制成0.1%-2%的稀溶液，也可以单独用水溶解，但先要配成0.1%的醋酸水溶液，以改善溶解性和促进水解，一般来说，pH为4-6时效果较好。目前，工业上采用硅烷偶联剂处理玻璃纤维的表面的方法主要
14、有三种： （1）在玻璃纤维清洁的表面涂敷硅烷偶联剂；（2）在玻璃纤维纺丝的过程中就用硅烷偶联剂进行处理；（3）在玻璃纤维增强高聚物成型时，把偶联剂直接掺混到基体当中去。这是偶联剂的用量要大一些，为基体用量的1%-5%，这时就依靠偶联剂分子的扩散作用迁移到界面处去起到偶联剂的作用这三种方法相比，第三种的偶联效果要差一些。主要原因可能是由于硅烷偶联剂分子未迁移到玻璃纤维表面就水解，缩合成硅氧烷聚合物而失去偶联剂的作用；或者是由于在粘稠的基体中不易迁移到玻璃纤维表面，因此效果降低。硅烷偶联剂作为表面处理剂，在复合材料中应用得比较广泛，效果也比较明显。比如玻璃纤维经表面处理后，可改善玻璃纤维增强复合材料的耐水性、电绝缘性、及耐老化性能等。除了硅烷偶联剂之外，玻璃纤维常用的另一大类偶联剂为有机铬化物，是玻璃纤维最早使用的偶联剂。它们是有机酸与氯化铬的络合物。目前应用得较多的是甲基丙
