| 端异氰酸酯基聚丁二烯橡胶/环氧树脂复合材料制备及摩擦学性能研究 | |
| 丁军 | |
| Subtype | 博士 |
| Thesis Advisor | 薛群基 |
| 2006-05-20 | |
| Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
| Department | 固体润滑国家重点实验室 |
| Degree Discipline | 物理化学（含：化学物理） |
| Keyword | 环氧树脂 端异氰酸酯基聚丁二烯橡胶 复合材料 纳米al2o3 摩擦学性能 冲蚀磨损 Epoxy Isocyanate-terminated Polybutadiene Composites Nano Al2o3 Tribological Properties Erosion Wear |
| Abstract | 本论文综述了环氧树脂的改性方法和聚合物及其复合材料的摩擦磨损特性的研究进展，以此确定了研究思路。通过端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶改性环氧树脂来提高环氧树脂的性能，填充纳米Al2O3 来提高端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶-环氧树脂聚合物的抗磨损性能。研究了复合材料的化学结构及力学和摩擦学性能，主要内容和结论如下： 1. 用双氧水为引发剂，使用工业品溶剂（工业乙醇/水≥70/30）合成出高收率低成本的端羟基聚丁二烯橡胶（HTPB），然后使其与多异氰酸酯反应得到端异氰酸酯基聚丁二烯低聚物（ITPB）。HTPB 的合成最佳工艺条件：反应温度85~95 ℃，反应时间2.5~3.5 小时；ITPB 合成中NCO/OH 在7.0~9.0 时较好。 2. 用合成的端异氰酸酯基聚丁二烯橡胶与环氧树脂反应，制得端异氰酸酯基聚丁二烯橡胶-环氧复合材料。通过这种橡胶改性可显著提高环氧树脂E51 的性能，其中ITPB 用量在30 份时为最佳。预聚体与环氧树脂互穿网络聚合物的最佳合成工艺条件为：反应温度85~95 ℃，反应时间3.5~4.5 小时；固化体系为三乙烯四胺与聚酰胺650 以70: 30 复配，室温固化时间72 小时。填充5%和10%纳米Al2O3 能提高ETPB 的力学性能。 3. 干滑动条件下，通过端异氰酸酯基聚丁二烯橡胶改性环氧树脂可提高环氧树脂的抗磨损性能2~3 倍，填充纳米Al2O3 可提高ETPB 的抗磨损性能2~5 倍，填充5%纳米Al2O3 的磨损率略低于10%的。ETPB 的磨损率随摩擦条件改变而变化，而填充纳米Al2O3 后基本不受影响。ETPB 和纳米Al2O3 填充ETPB 的摩擦系数不随载荷和滑动速度改变而变化。材料的磨损机理为脆性断裂和剥层磨损。 4. 水润滑条件下，填充纳米Al2O3 ETPB 磨损率比纯ETPB 的显著降低，ETPB的磨损率随摩擦条件改变而变化，而填充纳米Al2O3 后基本不受影响，填充5%纳米Al2O3 的磨损率略低于10%的。ETPB 的摩擦系数（0.14~0.16）高于含纳米Al2O3填料的（0.05~0.06 范围），摩擦系数不随摩擦条件改变而变化。ETPB 的磨损机理为疲劳磨损，添加纳米Al2O3 填料后磨损机理转变为机械抛光磨损。 5. 液体石蜡润滑下，填充5%和10%纳米Al2O3 填料ETPB 的磨损率比纯ETPB的明显降低；ETPB 的磨损率随载荷提高明显增加，而含纳米Al2O3 填料的ETPB的略有增加。ETPB的摩擦系数（0.06~0.07）略高于含纳米Al2O3填料的（0.04~0.06范围），且不随载荷和滑动速度改变而变化。ETPB 的磨损机理为塑性变形和疲劳磨损，添加纳米Al2O3 填料后磨损机理变为轻微的塑性变形和疲劳磨损。 6. 在石英砂/水浆料中，环氧树脂、ETPB 和含5%和10%纳米Al2O3 ETPB 复合材料的冲蚀磨损率随着速度提高而增加。通过端异氰酸酯基聚丁二烯橡胶改性可明显提高环氧树脂的耐冲蚀磨损性能，而在改性后的环氧树脂ETPB 中添加5%和10%纳米Al2O3 降低了材料的抗冲蚀磨损性能。材料的冲蚀磨损机理为材料塑性变形、脆性断裂和脱落。 |
| Subject Area | 聚合物材料 |
| Funding Project | 低维材料摩擦学组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/2997 |
| Collection | 固体润滑国家重点实验室（LSL） |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 丁军. 端异氰酸酯基聚丁二烯橡胶/环氧树脂复合材料制备及摩擦学性能研究[D]. 中国科学院研究生院,2006. |
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