本科畢業(yè)論文-不同發(fā)泡劑對橡膠發(fā)泡行為及力學(xué)性能的研究

1、<p>　　學(xué)科代碼：080502 </p><p>　　學(xué) 號：082301010064 </p><p>　　貴 州 師 范 大 學(xué)（本 科）</p><p>　　畢 業(yè) 論 文</p><p>　　題 目：不同發(fā)泡劑對橡膠發(fā)泡</p><p>　　行為及力學(xué)性能的研究 <

2、;/p><p>　　學(xué) 院：材料與建筑工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)：金屬材料工程</p><p>　　年 級：2008級</p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 副教授</p><

3、;p>　　完成時間：2012年5月05日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　Abstract1</p><p>　　第一章 文獻綜述2</p><p>　　1.1發(fā)泡材料的概述及國內(nèi)外的研究

4、狀況2</p><p>　　1.1.1發(fā)泡材料的概述2</p><p>　　1.1.2 國內(nèi)外對發(fā)泡材料的研究狀況4</p><p>　　1.2 選題的理論、實際意義5</p><p>　　1.3 研究思路、方法、技術(shù)路線6</p><p>　　1.3.1 研究思路6</p><p&g

5、t;　　1.3.2研究方法6</p><p>　　1.3.3 技術(shù)路線7</p><p>　　第二章 實驗部分8</p><p>　　2.1實驗原料與實驗儀器8</p><p>　　2.1.1實驗原料8</p><p>　　2.1.2實驗儀器8</p><p><b>　

6、　2.2樣品制備9</b></p><p>　　2.3測試與表征9</p><p>　　2.3.1 發(fā)泡行為測試9</p><p>　　2.3.2 力學(xué)性能測試11</p><p>　　第三章 不同發(fā)泡劑對橡膠發(fā)泡行為的影響12</p><p><b>　　3.1前言12</b

7、></p><p>　　3.2不同發(fā)泡劑對橡膠發(fā)泡質(zhì)量的影響13</p><p>　　3.3不同發(fā)泡劑對發(fā)泡橡膠泡孔結(jié)構(gòu)的影響16</p><p><b>　　3.4 小結(jié)17</b></p><p>　　第四章 不同發(fā)泡劑對發(fā)泡橡膠力學(xué)性能的影響18</p><p><b&

8、gt;　　4.1前言18</b></p><p>　　4.2不同發(fā)泡劑對發(fā)泡橡邵爾硬度的影響18</p><p>　　4.3不同發(fā)泡劑對發(fā)泡橡沖擊回彈性能的影響19</p><p>　　4.4不同發(fā)泡劑對發(fā)泡橡膠壓縮永久變形的影響20</p><p><b>　　4.3小結(jié)22</b></p&

9、gt;<p>　　第五章 結(jié)論23</p><p><b>　　參考文獻24</b></p><p><b>　　致謝詞26</b></p><p>　　不同發(fā)泡劑對橡膠發(fā)泡行為及力學(xué)性能的研究</p><p>　?。?貴州師范大學(xué)材料與建筑工程學(xué)院 貴州貴陽 55001

10、4）</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　通過在天然橡膠中加入白陶土、促進劑TT、硫磺，ZNO，SA，并改變不同發(fā)泡劑種類（AC、OBSH）及含量，在密煉機和開煉機中混煉，研究不同發(fā)泡劑對天然橡膠發(fā)泡行為及力學(xué)性能的影響，實驗結(jié)果表明：使用OBSH發(fā)泡劑制得的發(fā)泡橡膠泡孔較細且較均勻，且泡孔密度適中，在其含量為3份時，其泡孔密度為9×

11、;106個/cm3，泡孔直徑為93μm，泡孔直徑標(biāo)準(zhǔn)差為10μm，表觀密度為0.52g/cm3;壓縮永久變形明顯小于使用AC發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠，且在含量為3份時效果最佳，其壓縮永久變形量為17%，沖擊回彈55%，邵爾硬度為40.</p><p>　　關(guān)鍵詞：天然橡膠；發(fā)泡劑；發(fā)泡性能；力學(xué)性能</p><p><b>　　Abstract</b></p>

12、<p>　　Through the in natural rubber with white clay, promoting agents TT, sulphur, ZNO, SA, and change the different types of foaming agent (AC, OBSH) and content, in close mixing mill and open in mixing mill mixed

13、refine, study of natural rubber, foaming different foaming agent behavior and the mechanics properties of, the experimental results show that by using OBSH made foam rubber foaming agent bubble hole is fine and is even,

14、and the bubble hole density moderate, in its content is three parts, th</p><p>　　Key words：Natural rubber; Foaming agent; Foam performance; Mechanical properties</p><p><b>　　第一章 文獻綜述</

15、b></p><p>　　1.1發(fā)泡材料的概述及國內(nèi)外的研究狀況</p><p>　　1.1.1發(fā)泡材料的概述</p><p>　　1.1.1.1發(fā)泡材料的定義及應(yīng)用</p><p>　　發(fā)泡材料，又叫多孔材料或海綿材料，是一類包含大量孔隙的材料 。它是由構(gòu)成材料本身的連續(xù)固相（基體或基材）和形成孔隙的流體相（孔隙）所組成。其中的流體相

16、按照孔隙中所含介質(zhì)的不同而分為兩類，即介質(zhì)為氣體時的氣相和介質(zhì)為液體時的液相。作為發(fā)泡材料，須具備兩種條件，一是材料中含有大量的孔隙，二是所含孔隙被用來滿足某種或某些設(shè)計要求以達到所期待的使用性能指標(biāo)。材料中的孔隙不同于材料使用過程中經(jīng)常遇到的孔洞、裂隙等以缺陷形式存在的孔隙，因為這些孔隙的存在會降低材料的使用性能。根據(jù)孔洞是否相互連通，可分為開孔發(fā)泡材料、閉孔發(fā)泡材料和混合孔發(fā)泡材料。</p><p>　　許多

17、材料都可以制成發(fā)泡材料，發(fā)泡材料按基體不同可分為：金屬發(fā)泡材料、陶瓷玻璃發(fā)泡材料、木材發(fā)泡材料、高分子泡沫材料，這其中又包括塑料發(fā)泡材料和橡膠發(fā)泡材料。按照發(fā)泡倍率的大小可以分為高發(fā)泡材料（發(fā)泡倍率大于5倍）和低發(fā)泡材料。 　</p><p>　　自然界中廣泛地存在著發(fā)泡固體，并且被人類大規(guī)模地應(yīng)用，隨著科學(xué)的進步，天然的發(fā)泡材料難以滿足人類的需要，最近以來，人類已經(jīng)制造出各種各樣的發(fā)泡固體，如為人們所熟悉的是聚

18、合物泡沫材料，可用于眾多場合，從可以回收處理的咖啡杯到飛機座艙的沖擊墊等。目前的技術(shù)不但可以制造泡沫聚合物，而且還可以制造金屬、陶瓷和玻璃的泡沫材料。這極大的豐富了發(fā)泡材料的性能，并進一步滿足人類的各種需求。 </p><p>　　1.1.1.2發(fā)泡材料的制備方法</p><p>　　發(fā)泡材料獨特的性能特點以及其廣泛的應(yīng)用，已引起人類的廣泛的興趣。經(jīng)過近100 多年的研究發(fā)展，目前幾乎所有

19、的材料都可以進行泡沫化。當(dāng)前使用最普遍的發(fā)泡材料是聚合物泡沫材料，但金屬、陶瓷、玻璃甚至復(fù)合材料也都可以制備其發(fā)泡體，發(fā)泡材料已成了材料加工中的一個重要的研究領(lǐng)域?；诎l(fā)泡材料是大量的泡孔分散于各種不同的基材中的結(jié)構(gòu)特點，研究者們從不同的角度，提出各種方案、途徑來制備發(fā)泡材料。從文獻的調(diào)研來看，已經(jīng)有很多制備發(fā)泡材料的工藝方法，盡管有些利用材料獨特的特性而采用比較特殊的制備工藝，但一般按照工藝技術(shù)的特點，發(fā)泡材料的制備方法大致可分為：燒

20、結(jié)法、占位填料法、物理發(fā)泡法、化學(xué)發(fā)泡法等。</p><p>　　A、燒結(jié)法：燒結(jié)法是利用顆粒自身具有的燒結(jié)性能將材料顆粒堆積體燒結(jié)在一起而形成的發(fā)泡材料。在整個的加工過程中，材料粉末總是保持著固體狀態(tài)，僅僅是經(jīng)過燒結(jié)處理或其它固態(tài)操作。其固體骨架由球狀單個粒子通過燒結(jié)頸連接而成。燒結(jié)是多孔制品工藝中的關(guān)鍵步驟，在工藝上常被視為一種熱處理，即將粉末毛坯加熱到低于其中主要組分熔點溫度下保溫一段時間，然后冷卻到室溫。

21、粉末顆粒的聚集體變成晶粒聚結(jié)體，從而獲得具有一定物理、機械性能的材料或制品。燒結(jié)區(qū)別于固相反應(yīng)的一個重要方面是，燒結(jié)過程可能包含某些化學(xué)反應(yīng)，但也可在不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)的情況下進行。燒結(jié)過程存在多種形式的物質(zhì)遷移，從多孔材料在其間的孔隙變化出發(fā)，可將松裝或成型后壓坯的燒結(jié)過程大致分成顆粒間的初始金屬結(jié)合、燒結(jié)頸的生長、小孔道的閉合、孔的球化及孔道的圓柱體化、致密化或孔的收縮和粗化等幾個階段。早在 1909 年，國外專利就提到過粉末冶金多

22、孔制件的報道。用球形粉末作原料制得的多孔體孔具有易于控制，透過性能好等優(yōu)點。另外，在粉末中添加各種造孔劑，如碳酸氫銨、尿素、甲基纖維素等可明顯提高其孔率和透過性。</p><p>　　B、占位填料法：占位填料法是將發(fā)泡基材與占位體一起混合，或者將基材浸泡甚至是用粘合劑與占位材料相粘合，形成混合的固體料塊，然后依據(jù)占位體和基材的物理和化學(xué)的性質(zhì)，通過熱處理、溶解、濾除、電化學(xué)腐蝕等方式來除去占位材料，形成發(fā)泡材料。

23、如在陶瓷配料中添加揮發(fā)性或可燃性造孔劑，利用造孔劑在高溫下?lián)]發(fā)或燃燒后在陶瓷中留下孔隙，而制備發(fā)泡陶瓷。其中有機泡沫浸漿工藝是一種使用最普遍的制備發(fā)泡陶瓷的方法，先將配置好的陶瓷漿料浸漬有機泡沫，然后燒除有機物并燒結(jié)陶瓷體即得多孔陶瓷產(chǎn)品。獨特之處在于其借助有機泡沫體的開孔三維網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)，所得多孔制品的孔隙結(jié)構(gòu)與所用有機泡沫前驅(qū)體近乎相同，制品孔隙尺寸亦主要取決于有機泡沫體的孔隙尺寸，同時也與漿料在母體上的涂覆厚度以及漿料的干燥收縮、

24、燒結(jié)收縮有關(guān)。</p><p>　　C、物理發(fā)泡法：物理發(fā)泡法是將非活性氣體，如二氧化碳或氮氣，高壓下將其壓入熱聚合物熔體，然后減壓使其膨脹成泡孔，或者將低熔點的液體如氟利昂或二氯甲烷混入聚合物使其加熱揮發(fā)從而形成氣泡。如在懸浮聚合的聚苯乙烯顆粒中摻入低沸點液體（如石油醚、丙烷、丁烷、戊烷及其異構(gòu)體等），使聚苯乙烯形成可發(fā)性珠粒，然后經(jīng)過預(yù)發(fā)泡、熟化和發(fā)泡成型而制成發(fā)泡制品。至于孔穴尺寸在 10μm 量級的微孔泡

25、沫材料，可由飽和滲透法制得。即在室溫或低溫下加壓將非活性氣體（如 CO2等）滲入聚合物，形成氣體——聚合物均相體系，然后升高溫度至聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度并釋放壓力，氣體在聚合物中成過飽和狀態(tài)，導(dǎo)致泡核形成并長大，制備出孔穴尺寸在 10μm量級的微孔泡沫材料。</p><p>　　D、化學(xué)發(fā)泡法：化學(xué)發(fā)泡法是在加工過程中伴隨著化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體而導(dǎo)致基材發(fā)泡的工藝，它包括兩種類型，即外加發(fā)泡劑熱分解型和組分間相互作用

26、而產(chǎn)生氣體型。如在聚乙烯，聚丙烯中加入熱分解型發(fā)泡劑如 AC 等混煉均勻，然后加熱，發(fā)泡劑分解產(chǎn)生氣體而使聚合物基材發(fā)泡[1,2]。熔融金屬經(jīng)過粘度調(diào)節(jié)后摻入釋氣發(fā)泡劑，在熱的作用下發(fā)泡劑分解，原位釋放氣體，氣體受熱膨脹從而推動起泡過程，引起熔體直接發(fā)泡，經(jīng)過冷卻形成泡沫金屬。該工藝可制備鋁、鋁合金、鉛、錫、鋅等低熔點的金屬發(fā)泡材料，通常使用的發(fā)泡劑有 TiH2、ZrH2、CaH2、MgH2、ErH2等粉狀金屬氫化物。一旦發(fā)泡劑與熔融金

27、屬接觸，就會十分迅速的分解，故釋氣粉末的均勻分布應(yīng)在瞬間完成。而聚氨酯泡沫材料的制備則是利用其中的組分異氰酸酯與水反應(yīng)形成 CO2氣體而發(fā)泡[3]。</p><p>　　1.1.2 國內(nèi)外對發(fā)泡材料的研究狀況</p><p>　　近10 年國內(nèi)外發(fā)泡橡膠材料研究受到廣泛關(guān)注, 應(yīng)用越來越廣泛, 但同時對發(fā)泡橡膠的性能也提出了新的更高要求。橡膠的導(dǎo)熱性能是近年來研究的熱點, 馬連湘[4,5]

28、等人利用穩(wěn)態(tài)法研究了輪胎的導(dǎo)熱性能。劉麗、宋君萍、 何燕[6]等也對輪胎膠料的導(dǎo)熱系數(shù)測定及誤差進行分析。梁基照[7,8]等人研究了 NR中空微球復(fù)合材料傳熱性能, 并驗證了聚合物中空微球復(fù)合材料理論的傳熱模型。王修行、梁高勇、賴軍、 陳綺梅[9]通過添加不同量的發(fā)泡劑 H 制備了發(fā)泡天然橡膠( NR), 并研究了發(fā)泡 NR 的力學(xué)及導(dǎo)熱性能與發(fā)泡劑 H 之間的關(guān)系。結(jié)果表明, 發(fā)泡 NR 的密度和力學(xué)性能隨著發(fā)泡劑用量的增加逐漸下降。

29、掃描電子顯微鏡(SEM)發(fā)現(xiàn), 隨著發(fā)泡劑用量的增加, 發(fā)泡結(jié)構(gòu)逐漸由閉孔向開孔過渡。利用平面熱源法測試發(fā)泡NR 的導(dǎo)熱系數(shù), 發(fā)現(xiàn)導(dǎo)熱系數(shù)隨著測試溫度的增加而增加, 隨著發(fā)泡劑用量的增加而逐漸減小。同時，馬遙[10]應(yīng)用無轉(zhuǎn)子發(fā)泡硫化儀同時測定橡膠發(fā)泡膠料的硫化特性與發(fā)泡特性，系統(tǒng)考察了用發(fā)泡劑 H 制備天然橡膠發(fā)泡材料的過程。研究了配方與工藝等各種因素對硫化和發(fā)泡過程的影響，定量地表征了發(fā)泡</p><p>

30、　　綜上所述，以上主要研究了橡膠的導(dǎo)熱性，馬遙雖應(yīng)用無轉(zhuǎn)子發(fā)泡硫化儀同時測定橡膠發(fā)泡膠料的硫化特性與發(fā)泡特性，系統(tǒng)考察了用發(fā)泡劑 H 制備天然橡膠發(fā)泡材料的過程。但是，在發(fā)泡過程中，橡膠的發(fā)泡行為及力學(xué)性能還與發(fā)泡劑的種類及含量有關(guān)，不過目前為止，發(fā)泡劑AC和OBSH對橡膠對校膠發(fā)泡行為及力學(xué)性的影響尚未有人進行過相關(guān)的研究，所以本論文將從“不同發(fā)泡劑（AC、OBSH）對橡膠的發(fā)泡行為及力學(xué)性能的影響”出發(fā)，找出適合橡膠發(fā)泡所需發(fā)泡劑的

31、種類及含量，為后續(xù)生產(chǎn)提供理論參考。</p><p>　　1.2 選題的理論、實際意義</p><p>　　橡膠發(fā)泡是指用特定的發(fā)泡劑處理橡膠從而使橡膠具有特征性能的處理手段。發(fā)泡橡膠具有密度小、節(jié)省原料、隔熱保溫、吸收沖擊載荷等特性, 被廣泛應(yīng)用于包裝、建筑、汽車和輕工等相關(guān)領(lǐng)域[11-15]。因此小到家用的一個凳子，大到祖國的航空、航天事業(yè)，都離不開它。而發(fā)泡橡膠的質(zhì)量不僅與助劑含量、

32、工藝參數(shù)有關(guān)，還直接與發(fā)泡劑種類及其含量有關(guān)。在生產(chǎn)中，常用的發(fā)泡劑有AC、OBSH等，由于發(fā)泡劑的使用種類和含量量不同，會使發(fā)泡橡膠存在各種缺陷，如：發(fā)泡孔不足、填充模不足、發(fā)泡孔不均勻（過大或過?。?、過硫化或欠硫化等[16-17]，這些缺陷的存在，將嚴重影響橡膠發(fā)泡材料的各種性能（如：密度、機械強度、靜壓縮永久變形、硬度、沖擊彈性等），也就直接影響發(fā)泡材料的使用范圍。因此，不管是從理論上說還是從生產(chǎn)實際中講，找出合適發(fā)泡材料生產(chǎn)過程

33、中所必需的發(fā)泡劑種類及其含量，以提高發(fā)泡橡膠硬度、密度、沖擊回彈性等各種力學(xué)性能，并降低生產(chǎn)成本是很有必要的。本論文著重討論“不同發(fā)泡劑對橡膠發(fā)泡行為及力學(xué)性能的影響”，以找出不同發(fā)泡劑對橡膠發(fā)泡行為及力學(xué)性能的影響規(guī)律，以在生產(chǎn)過程中得到較好發(fā)泡橡膠的質(zhì)量的同時也節(jié)約了能原</p><p>　　1.3 研究思路、方法、技術(shù)路線</p><p>　　1.3.1 研究思路</p>

34、;<p>　　本論文研究不同發(fā)泡劑對橡膠的發(fā)泡行為及力學(xué)性能的影響，在實驗過程中，我們固定工藝參數(shù)（主要是發(fā)泡時間和溫度），通過改變所加入的發(fā)泡劑種類（AC、OBSH）及含量制取發(fā)泡試樣，然后對其發(fā)泡行為及其力學(xué)性能進行測試，分析發(fā)泡劑對發(fā)泡橡膠發(fā)泡行為及力學(xué)性能的影響規(guī)律，以便找出適合的發(fā)泡劑種類及其含量，在降低生產(chǎn)成本的同時又提高了發(fā)泡橡膠各項力學(xué)性能。</p><p><b>　　1

35、.3.2研究方法</b></p><p>　　A、煉膠：分別稱取不同份數(shù)（分別為2、3、4、5、6份）的AC（或OBSH），按一定順序[（天然橡膠+白陶土）、（ZNO+SA）、TT、AC（或OBSH）、S] 在密煉機中依次密煉5分鐘（首次由于室溫較低，密煉15分鐘左右），然后再轉(zhuǎn)到開煉機上進行再次混煉，直到看上去較光滑為止；</p><p>　　B、硫化（測硫化曲線和發(fā)泡曲線

36、）：取密煉后的一部分試樣放在平板硫化機上以150 oC溫度硫化10分鐘，另一部分試樣用硫化儀測定硫化曲線及其發(fā)泡曲線；</p><p>　　C、測定其他力學(xué)性能：將硫化后的試樣分別用邵爾硬計、分析天平、顯微鏡等測出其硬度、密度、壓縮永久變形等力學(xué)性能及發(fā)泡行為的各項指標(biāo)。</p><p>　　D、匯總、分析數(shù)據(jù)，撰寫畢業(yè)設(shè)計報告。</p><p>　　1.3.3 技

37、術(shù)路線</p><p><b>　　第二章 實驗部分</b></p><p>　　2.1實驗原料與實驗儀器</p><p>　　2.1.1實驗原料：</p><p>　　表2.1 實驗原料及牌號、供貨廠家</p><p>　　2.1.2實驗儀器：</p><p>　　表2

38、.2 儀器名稱及型號、供貨廠家</p><p><b>　　2.2樣品制備</b></p><p>　　樣品制備分以下步驟進行：</p><p>　　A、將成塊的天然橡膠切下，按一定比例（見表3）與白陶土加入密煉機煉機中混煉5分鐘；</p><p>　　B、稱取ZNO、SA、TT（2份）、S，按先后順序加入密煉機中進行混

39、煉約5分鐘（第一次混煉由于混煉室溫度較低，可根據(jù)室溫適當(dāng)延長混煉時間）。</p><p>　　C、調(diào)整開煉機兩輥間距為5mm，將密煉完成后的橡膠在開煉機上再次進行混煉，直到表面看上去比較光滑為止；</p><p>　　D、開煉完成后，從開煉機上取下樣品，并寫上標(biāo)簽；</p><p>　　E、重復(fù)B至D步驟，混煉3、4、5、6份AC含量及2、3、4、5、6份OBSH含

40、量的樣品。</p><p>　　F、將試樣分兩組（A、B）分別在150 oC恒溫下硫化與發(fā)泡10min,A組測試發(fā)泡速率與硫化速率，B組測試其他發(fā)泡行為與力學(xué)性能。</p><p>　　表2.3：發(fā)泡劑AC（OBSH）不同含量配方</p><p>　　注：在以上配方中，AC（或ONSH）：助劑（ZNO、SA）=1：5，ZNO：SA=5：1</p>&l

41、t;p><b>　　2.3測試與表征</b></p><p>　　2.3.1 發(fā)泡行為測試</p><p>　　A、測定發(fā)泡特性與硫化特性：將A組試樣沖成適當(dāng)大小的圓形狀，放在M2000-FAN發(fā)泡橡膠無轉(zhuǎn)子硫變儀上以150 oC恒溫硫化并發(fā)泡10min，在測試過程中，系統(tǒng)會自動繪出其發(fā)泡曲線與硫化曲線，并自動記錄測試過程的各項數(shù)據(jù)變化值，我們可根據(jù)公式（2-1

42、）和公式（2-2）計算其發(fā)泡速率和硫化速率。</p><p>　　……………………（2-1）</p><p>　　……………………（2-2）</p><p>　　B、發(fā)泡B組試樣：將B組試樣切成適當(dāng)大小的方形，并放在XLB-D350X350X2平板硫化儀上用150 oC進行硫化與發(fā)泡10min，為后繼發(fā)泡行為測試及力學(xué)性能的測試做準(zhǔn)備；</p><

43、;p>　　C、觀察泡孔質(zhì)量：將發(fā)泡后的B組試樣放在XTL-550E厚度測量型工業(yè)顯微鏡觀察泡孔質(zhì)量，并畫出泡孔模形，按公式（2-3）、（2-4）、（2-5）分別計算出泡孔平均直徑、泡孔密度、泡孔直徑標(biāo)準(zhǔn)差。并拍下電鏡照片，以便分析其泡孔結(jié)構(gòu)。</p><p>　　以上三式中，為泡孔平均直徑（μm）；Di為每個泡孔的直徑（μm）；Vf發(fā)泡倍率；ρ，ρf分別為未發(fā)泡材料和發(fā)泡材料的密度（g/cm3）；ρc是泡孔

44、密度（單位體積中的泡孔數(shù)）（cells/cm3）；n是SEM照片中所測量面積A中的泡孔數(shù)， M是放大倍數(shù)，A是SEM 照片中所測量的面積（cm3）；Sd是泡孔直徑標(biāo)準(zhǔn)差（μm）。</p><p>　　D、測定表觀密度：打開XS-205電子分析天平，清零后將切成小塊的B組試樣放在盤中，等數(shù)據(jù)穩(wěn)定后按OK鍵，測出其質(zhì)量，然后將試樣從盤中取出放在水中的籃中，等數(shù)據(jù)穩(wěn)定后按OK鍵，天平就會自動算出試樣的表觀密度，每個試樣

45、測三次，最后求平均值；</p><p>　　2.3.2 力學(xué)性能測試</p><p>　　A、測定沖擊回彈：根據(jù)GB/T 1681-91,揚起WTD-0.5型沖擊彈性試驗機擺錘，并將指針調(diào)零，將B組試樣放在（2塊）固定好后放下擺錘，錘沖擊試樣后再次揚起，記下刻度盤的讀數(shù)，測三次取中間值；</p><p>　　B、測定壓縮永久變形：根據(jù)GB/T 7759-1996,將

46、B組試樣切成圓狀，并測出其厚度，裝入模具后放在70ºC的怛溫箱是24小時，取后冷卻后再測出其厚度，按公試（2-7）測出其壓縮永久變形。</p><p>　　……………………（2-7）</p><p>　　式中，h0為厚度，hc為壓縮后試樣厚度，hs為模具厚度</p><p>　　C、邵爾硬度：根據(jù)GB 2411-80，將B組試樣放在邵爾硬度機上測定其硬度值

47、，每組試樣測定三次，并取其平均值；</p><p>　　第三章 不同發(fā)泡劑對橡膠發(fā)泡行為的影響</p><p><b>　　3.1前言</b></p><p>　　橡膠是三大高分子材料之一，常溫下的高彈性是其獨有的特征，是其他任何材料所不具備的。高彈性賦予了橡膠及其制品在一點溫度范圍內(nèi)在較小外力作用力下能發(fā)生較大的變形，當(dāng)外力消失后又能以較快

48、的速度恢復(fù)原形[18-20]。這一特性使得橡膠廣泛地應(yīng)用于減振，密封等場所，它可用作制造輪胎、膠帶、膠鞋、密封件、減振件、絕緣件、交聯(lián)件等。但生膠多數(shù)情況下在高溫時發(fā)黏而在低溫時發(fā)脆發(fā)硬，均不表現(xiàn)出高彈性[21]，很大程度上限制了橡膠的使用，而橡膠硫化反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)徹底打破這一禁錮。</p><p>　　發(fā)泡橡膠是在原有橡膠中引入大量小尺寸的泡孔，從而能夠在不降低其品質(zhì)的同時提高其剛性，且不對強度等性能造成明顯的影響

49、[22-23]。發(fā)泡橡膠的成型關(guān)鍵在于：通過特殊的混合工藝，使基體材料與氣體N2、CO2或NH3混合并形成均勻的均相熔體[24]。通過對硫化體系的選擇和對設(shè)備工藝的嚴格控制，使均相熔體中的氣體呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，在某一瞬時形成大量的氣泡核，在保證泡孔密度的前提下讓泡孔膨脹到所需發(fā)泡倍數(shù)，使熔體在模具中固化定型，即得到需要的微孔材料[25-27]。在橡膠發(fā)泡材料中，各種體系的加入對天然橡膠發(fā)泡材料的結(jié)構(gòu)與性能都會有著不同的影響[28-30]，那

50、么，不同發(fā)泡劑的加入對橡膠的發(fā)泡性能有哪些影響規(guī)律呢？本文將對不同發(fā)泡劑對發(fā)泡橡膠的發(fā)泡行為及力學(xué)性能的影響進行分析，以找出不同發(fā)泡劑及含量對發(fā)泡橡膠的發(fā)泡行為及力學(xué)性能的影響規(guī)律。為以后的生產(chǎn)提供理論參考。</p><p>　　3.2不同發(fā)泡劑對橡膠發(fā)泡質(zhì)量的影響</p><p>　　a b</p><p&

51、gt;　　c d</p><p>　　圖3-1 不同發(fā)泡劑對發(fā)泡橡膠材料發(fā)泡行為的影響</p><p>　　(a:發(fā)泡劑含量對泡孔直徑的影響；b發(fā)泡劑含量對泡孔密度的影響；</p><p>　　c: 發(fā)泡劑含量對泡孔尺寸分部的影響；d: 發(fā)泡劑含量對材料表觀密度的影響)</p><

52、;p>　　圖3-1是不同發(fā)泡劑對發(fā)泡橡膠泡孔直徑、泡孔密度、泡孔尺寸分部及表觀密度的影響，由上圖可以看出，含OBSH發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠的泡孔直徑、泡孔尺寸分部、表觀密度都比含AC發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠小，且泡孔直徑、泡孔尺寸分部在含量為4份時有最小值，材料的表觀密度在3、5份時相當(dāng)，都較小，但與4份時相差不大。而對于泡孔密度而言，含OBSH的發(fā)泡橡膠泡孔密度較大，在5份時最大，4份時最小，其值為5×106/cm3左右?？偟膩碇v，

53、含OBSH發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠泡孔質(zhì)量較含AC發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠好，在3份時較佳。其主要機理是含不同發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠在發(fā)泡過程中的發(fā)泡過程與橡膠硫化過程匹配問題：</p><p>　　圖3-2是含不同發(fā)泡劑橡膠的發(fā)泡曲線與硫化曲線，表3-1至表3-4是不同含量AC與OBSH的發(fā)泡橡膠在發(fā)泡過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)。從表中可知：含AC發(fā)泡劑3份的天然橡膠燋燒時間為1.32分鐘，而其正硫化時間為1.27分鐘，也就是說含AC發(fā)泡劑的

54、發(fā)泡橡膠硫化時間相對滯后，在發(fā)泡劑分解完成后才開始硫化。由于含AC發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠硫化時間相對滯后，橡膠在硫化前期就發(fā)泡，這就導(dǎo)致了橡膠在發(fā)泡過程中的粘度不夠，發(fā)泡阻力較小，從而致使發(fā)泡過程中泡孔不段長大，從而形成孔壁較弱, 大泡或開孔結(jié)構(gòu)，引起泡孔直徑增大，泡孔尺寸分部不均勻，泡孔密度過大等一系列的發(fā)泡問題。而含OBSH發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠，其含量為3份時燋燒時間為0.55分鐘，t10為0.08分鐘，t90為0.57分鐘。也說是說含OBS

55、H 3份的天然橡膠在在熱硫化中期發(fā)泡, 膠料已有足夠程度的交聯(lián), 粘度較高,孔壁較強, 易于產(chǎn)生閉孔海綿。最終使含AC發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠泡孔質(zhì)量較含OBSH的發(fā)泡橡膠低。</p><p>　　a c</p><p>　　b d</p>

56、;<p>　　圖3-2含不同發(fā)泡劑橡膠的發(fā)泡曲線與硫化曲線</p><p>　　表3-1發(fā)泡劑AC不同含量的發(fā)泡曲線</p><p>　　表3-2發(fā)泡劑OBSH不同含量的發(fā)泡曲線</p><p>　　表3-3不同含量AC發(fā)泡劑的硫化曲線</p><p>　　表3-4不同含量OBSH發(fā)泡劑的硫化曲線</p><

57、p>　　3.3不同發(fā)泡劑對發(fā)泡橡膠泡孔結(jié)構(gòu)的影響</p><p>　　a b </p><p>　　c d </p><p>　　e f</p

58、><p>　　g h</p><p>　　i j</p><p>　　圖3-3發(fā)泡劑AC、OBSH不同含量的微觀照片</p><p>　　(a、c、e、g、i分別為發(fā)泡劑AC含量為2至6份時的發(fā)泡橡膠微觀照片</p&

59、gt;<p>　　b、d、f、g、j分別為發(fā)泡劑OBSH含量為2至6份時的發(fā)泡橡膠微觀照片)</p><p>　　圖3-3是促進劑AC和促進劑OBSH不同含量下的天然橡膠在相同發(fā)泡工藝下得到的發(fā)泡材料的微觀照片，由上圖可以看出，發(fā)泡材料的泡孔呈現(xiàn)為變形的圓形或橢圓形，AC發(fā)泡劑的泡孔較大，泡孔直徑隨著AC含量的增加先增大而后逐漸變小，AC含量小于3份時，泡孔直徑較大，大小不均勻，泡壁較薄，泡孔間距小

60、，尤其在AC為3份時，部分泡孔不具備完整的泡壁，存在空洞，泡孔呈鑲嵌狀態(tài)，表明此時所值得的材料以開孔結(jié)構(gòu)為主的發(fā)泡材料。當(dāng)AC含量超過3份時，泡孔直徑呈現(xiàn)變小趨勢，泡壁變化，泡孔間距變大。使用OBSH發(fā)泡劑的發(fā)泡材料，泡孔均為閉合的圓形結(jié)構(gòu)，其泡孔直徑均比AC的小，大小均勻，泡壁適中，泡孔間距較小，這表明所制得的材料為閉孔結(jié)構(gòu)發(fā)泡材料。綜上所述，含OBSH發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠泡孔較小，比較均勻，泡孔結(jié)構(gòu)較好。這樣都是由于含OBSH的發(fā)泡橡膠

61、發(fā)泡曲線與硫化曲線匹配較好（如圖3-2所示）所致。</p><p><b>　　3.4 小結(jié) </b></p><p>　　1、與含AC發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠比，含OBSH發(fā)泡劑發(fā)橡膠在發(fā)泡過程中發(fā)泡曲線與硫化曲線匹配較好。</p><p>　　2、含OBSH的發(fā)泡橡膠泡孔直徑小、泡孔尺寸分部均勻、表面密度小、泡孔密度合適，總的來說，泡孔質(zhì)量好較好

62、，且在含量為3份時較佳。</p><p>　　3、含OBSH的發(fā)泡橡膠泡孔結(jié)構(gòu)較含AC發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠泡孔結(jié)構(gòu)好。當(dāng)含量為3份時較佳。</p><p>　　第四章 不同發(fā)泡劑對發(fā)泡橡膠力學(xué)性能的影響</p><p><b>　　4.1前言</b></p><p>　　通過前面的討論，我們知道了發(fā)泡橡膠具有密度小，質(zhì)量輕

63、，比面積大，比力學(xué)性能高，阻尼性能好等優(yōu)點，是一類廣泛使用而又具有巨大應(yīng)用潛力的功能結(jié)構(gòu)材料。我們也知道，含OBSH的發(fā)泡橡膠不論是在泡孔結(jié)構(gòu)，還是在泡孔質(zhì)量上都優(yōu)于含AC發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠。不過，在實際應(yīng)用中，我們更關(guān)心的是發(fā)泡橡膠的各項力學(xué)性能。從上一章的討論中，我們知道含OBSH發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠發(fā)泡性能在3份時較好。如果從力學(xué)性能上去考慮，它與用AC發(fā)泡劑制得的發(fā)泡橡膠相比，是否也具有優(yōu)勢呢？是否也在3份含量時較佳呢？這一章，我們將

64、從不同發(fā)泡劑及其含量對發(fā)泡橡膠力學(xué)性能的影響出發(fā)，分析不同發(fā)泡劑對發(fā)泡橡膠力學(xué)性能的影響。</p><p>　　4.2不同發(fā)泡劑對發(fā)泡橡邵爾硬度的影響</p><p>　　圖4-1不同發(fā)泡劑對發(fā)泡橡膠邵爾硬度的影響</p><p>　　圖4-1是發(fā)泡劑AC、OBSH不同含量對發(fā)泡橡膠邵爾硬度的影響，由圖可以看出，含發(fā)泡劑OBSH的發(fā)泡橡膠邵爾硬度始終比同等含量AC的

65、發(fā)泡橡膠邵爾硬度值大。隨著發(fā)泡劑含量的增加，發(fā)泡橡膠的邵爾硬度先降低后升高，其中，在AC、OBSH含為3份時，其硬度值最小。在含為4份時達到最大，當(dāng)發(fā)泡劑含量超過4份后，硬度值有所下降。OBSH含量的發(fā)泡橡膠邵爾硬度在3份時較小是由于在此含下制得的發(fā)泡橡膠泡孔較小，泡孔大小均勻，受力后產(chǎn)生的應(yīng)力集中不明顯所致。</p><p>　　4.3不同發(fā)泡劑對發(fā)泡橡沖擊回彈性能的影響</p><p>

66、;　　圖4-2不同發(fā)泡劑對發(fā)泡橡膠沖擊回彈性能的影響</p><p>　　圖4-2是不同含量的發(fā)泡劑AC、OBSH對發(fā)泡橡膠沖擊回彈性能的影響，由圖4-2可以看出，隨著發(fā)泡劑含量的增加，發(fā)泡橡膠的沖擊回彈性能先增大后減小，其中，在含量為3份時達到最大值，兩種材料相差不大，在含為4份時，沖擊回彈性能下降不大，總的來講，雖AC發(fā)泡劑的沖擊加彈性能較好，但在其含量為3份是略低于3份OBSH含量的沖擊回彈性能。在4份時兩

67、者相差不大。隨著發(fā)泡劑含量的繼續(xù)增加，兩者的沖擊回彈性能差距逐漸增大。OBSH含量為3份時沖擊回彈性能最高是由于在此含量下發(fā)泡制得的材料泡孔密度、大小較合適且泡孔的閉孔結(jié)中有空氣的存在使其彈性較好所致。</p><p>　　4.4不同發(fā)泡劑對發(fā)泡橡膠壓縮永久變形的影響</p><p>　　圖4-3不同發(fā)泡劑對發(fā)泡橡膠壓縮永久變形的影響</p><p>　　圖4-3是

68、不同發(fā)泡劑含量對發(fā)泡橡膠熱壓縮永久變形的影響，從圖中可以看出，對含發(fā)泡劑OBSH的發(fā)泡橡膠，其熱壓縮永久變形量小于含發(fā)泡劑AC的發(fā)泡橡膠，并且隨發(fā)泡劑含量的增加，其熱壓縮永久變形量先減小后增大，其中，在OBSH含量為4份時達到最小值。約為16%。OBSH發(fā)泡劑的壓縮永久變形量在4份時達到最小值，是由于發(fā)泡材料中的泡孔較小，泡孔分大小分部均勻，在受力后引起的應(yīng)力集中較小所致。</p><p>　　綜上所述，含OBS

69、H發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠在含量為3份時邵爾硬度最小，沖擊回彈性能最好，熱壓縮永久變形最小，這種情況產(chǎn)生的原因，我們可以用OBSH發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠在3份時泡孔結(jié)構(gòu)（圖4-4）進行綜合性解釋：圖4-4是發(fā)泡劑AC、OBSH含量為3份時的微觀照片，通過第三章分析我們可以知道：發(fā)泡劑AC、OBSH含量為3份時，對含OBSH發(fā)泡材料的發(fā)泡橡膠來講，泡孔直徑小、泡孔尺寸分部均勻，而含AC發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠，泡孔直徑大小不一，分部不均勻，其模形如圖4-5所示

70、，圖4-5是發(fā)泡劑AC、OBSH含量為3份時的發(fā)泡橡膠泡孔形，從該模形我們可以看出，由于發(fā)泡劑AC含量為3份時的的發(fā)泡橡膠，泡孔直徑較大且大小不一，分部不均勻，在受到外力作用下，由于缺陷較大，產(chǎn)生的應(yīng)力集中較明顯，所以其硬度較小，沖擊回彈性能、熱壓縮永久變形能力差，而含OBSH劑的發(fā)泡橡膠，由于其泡孔大小均勻，直徑較小，分部均勻，在受到外力作用下，由于缺陷較小，產(chǎn)生的應(yīng)力集中較不明顯，所以其硬度較稍大，沖擊回彈性能、熱壓縮永久變形能力較

71、好。</p><p>　　a b</p><p>　　圖4-4發(fā)泡劑AC、OBSH含量為3份時的微觀照片</p><p>　　(a:發(fā)泡劑AC含量為3份時的發(fā)泡橡膠微觀照片；</p><p>　　b:發(fā)泡劑OBSH含量為3份時的發(fā)泡橡膠微觀照片)</p><p

72、>　　a b</p><p>　　圖4-5發(fā)泡劑AC、OBSH含量為3份時的發(fā)泡橡膠泡孔模形</p><p>　　(a:AC含量為3份時的發(fā)泡橡膠泡孔模形；</p><p>　　b: OBSH含量為3份時的發(fā)泡橡膠泡孔模形)</p><p><b>　　4.3

73、小結(jié)</b></p><p>　　含AC發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠其邵爾硬度低于含OBSH發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠，并在含量為3份時兩者達到最小值；</p><p>　　含AC發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠其壓縮永久變形量高于含OBSH發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠，并在含量為4份時兩者達到最小值；不過，含OBSH3份的發(fā)泡橡膠熱壓縮永久變形量與其含量為4份時相差不大；</p><p>　　含OBS

74、H發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠沖擊回彈性能一般小于含AC發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠，但是在含量為3份時，其沖擊回彈性能略高于含AC發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠值。</p><p><b>　　第五章 結(jié)論</b></p><p>　　隨著發(fā)泡劑含量的增加，泡孔變細，使用OBSH發(fā)泡劑制得的發(fā)泡橡膠泡孔較均勻，在其含為3份時效果較佳；</p><p>　　含AC發(fā)泡劑的泡孔直徑

75、大于含OBSH發(fā)泡劑的泡孔直徑，只有當(dāng)其含量為6份時，直徑略小于OBSH的泡孔直徑，且含AC發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠，其泡孔直徑波動較大，泡孔大小不一，分部不均勻；而含OBSH的發(fā)泡橡膠，其泡孔直徑較小，泡孔分部均勻，且在含為3份時效果較佳；</p><p>　　含OBSH的發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠，其邵爾硬度、壓縮永久變形量明顯小于含AC的發(fā)泡橡膠。其中邵爾硬度在含為3份時達到最小值，壓縮永久變形量在含為4份時達到最小值，但對

76、含OBSH的發(fā)泡橡膠來講，其值與含為3份時相差不大；</p><p>　　含OBSH的發(fā)泡橡膠其沖擊回彈性能一般低于含AC發(fā)泡橡膠的沖擊回彈性能，不過含OBSH的發(fā)泡橡膠其沖擊回彈性能在含量為3份時達到最大值，且高于含AC發(fā)泡劑的發(fā)泡橡值；</p><p>　　5、總的來說，含OBSH發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠其發(fā)泡行為和力學(xué)性能優(yōu)于含AC發(fā)泡劑的發(fā)泡橡膠，且在含量為3份時效果較佳。</p&g

77、t;<p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] Pop-Iliev, R.L., Fangyi; Liu, Guobin; Park, Chul B., Rotational foam molding of polypropylenewith control of melt strength. Advances in Polymer Technol

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88、0.</p><p>　　[27] 張祥福，張隱西，NR硫化返原的研究,普通硫黃硫化體系，橡膠工業(yè)，1998，45(2)：67-71.</p><p>　　[28] 黃琛，天然橡膠硫化及老化過程中結(jié)構(gòu)和性能的研究，上海交通大學(xué)碩士學(xué)位，1999</p><p>　　[29] 王作齡，促進劑應(yīng)用技術(shù)，世界橡膠工業(yè)，2000，27(5)：49-57</p>

89、<p>　　[30] 傅政，橡膠材料性能與設(shè)計應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社(北京)，2004，345.</p><p><b>　　致謝詞</b></p><p>　　作為一名學(xué)習(xí)金屬材料的學(xué)生，很榮幸，也很高興能在龔維老師的帶領(lǐng)下順利完成課題為“不同發(fā)泡劑對天然橡膠發(fā)泡行為及力學(xué)性能的研究”的畢設(shè)計并撰寫完畢業(yè)論文，在論文完成之際，首先感謝我的指導(dǎo)老師龔維老師在

90、我讀本科以來對我學(xué)業(yè)上的指導(dǎo)和生活上的關(guān)懷，龔維老師知識淵博、才思敏捷、科學(xué)態(tài)度嚴謹給我留下了深刻的印象，讓我從中受益匪淺，并激勵我在今后的工作與學(xué)習(xí)積極進取。謹向龔維老師致以最崇高的敬意與萬分感謝。</p><p>　　此外，在論文實驗過程中，我還得到了周師兄及張師姐的幫助，他們在我的實驗過程中給了我們不少見意和意見，對我的實驗的順利完成給予了詳細的指導(dǎo)，在些一一致謝！ </p><p>

91、;　　在我每一個階段的學(xué)習(xí)中，我的每一步進步都離不開父母和家人對我的關(guān)心和支持，謹此表達真摯的謝意！同時，我也要感謝所有曾經(jīng)關(guān)心、支持和幫助過我的老師們、朋友們以及同學(xué)們！</p><p>　　大學(xué)四年的生活即將隨著論文的完成劃上句號。最后，我感謝大學(xué)四年以來給過我?guī)椭完P(guān)注的所有人，更加感謝給過我挫折的所有人。你們用不同的方式給了我成長，也是你們促使我在走過的大學(xué)時光里一直努力，謹此表達真摯的謝意！</p