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锦纶经编增强橡胶复合材料的制备及力学性能研究

赵春会  
【摘要】:柔性复合材料在现代的材料科学领域中有着较快的发展速度及较广泛的应用领域。目前,主要是以机织物为主的对PVC和聚氨酯涂覆的涤纶和玻璃纤维织物的柔性复合材料的研究,其他材料的经编增强柔性复合材料的力学性能研究还不够广泛,缺乏一定的理论指导。由于经编织物以其优异的性能正在迅速发展,应加快其产品的规范化和系统化,本课题为从高铁车厢连接件材料衍生的子课题,以锦纶经编织物研究为主,并以锦纶机织织物和涤纶经编织物作为对比试验,从基布性能到工艺制作和材料力学性能的系列分析。 论文选用锦纶经编织物,锦纶机织织物和涤纶经编织物进行试验,并以此作为增强橡胶复合材料的基布。分析三者的相对断裂强度和断裂伸长率,结合橡胶自身弹性大、弹性模量较低、在外力的作用下极易产生变形的特点综合考虑得出,除了对材料强度的要求外,锦纶经编织物由于较大的伸长和弹性更适于与橡胶胶体的复合。 在选定基布的基础上,探讨锦纶经编基布的橡胶涂覆工艺。采用正交试验法,通过测定增强橡胶复合材料的拉伸、撕裂以及顶破强力优化工艺参数,并分析了热压工艺参数对材料力学性能的影响。试验表明,在橡胶涂层加工中,热压时间、热压温度和热压压力对涂层织物的力学性能都有一定程度的影响,综合材料拉伸、撕裂和顶破三个指标得出其影响程度为:热压压力热压温度热压时间。最佳热压工艺参数为:热压时间25min,热压温度160℃,热压压力9MPa。在最优工艺条件下的拉伸强力为经向:913.5N,纬向:103.05N;撕裂强力为经向:42.653N,纬向:50.076N;顶破强力为:1563.2N。 最终在选定涂层工艺的基础上,论文对锦纶经编增强橡胶基、锦纶机织增强橡胶基和涤纶经编增强橡胶基柔性复合材料的拉伸性能、撕裂性能进行分析。主要从各组织材料涂覆橡胶前后拉伸和撕裂强力的变化、断裂伸长率的变化以及强度保持率进行分析,并借助扫描电镜观察基布与橡胶胶体的截面粘结情况。就拉伸性能而言,橡胶涂覆工艺的影响与基布的组织结构形式关系较大,其对机织基布的断裂强力并没有增强作用,增加了机织基布的伸长,降低了基布的弹性模量;而对于经编基布,橡胶涂覆工艺使材料的强力增加,断裂伸长率增加,弹性模量变大,呈现出大强力、小变形的特点。对于撕裂性能:橡胶涂覆工艺对经编组织基布撕裂性能有增强的作用;而锦纶机织基布,经橡胶涂覆后其撕裂强度降低,通过扫描电镜对材料截面的观察看出橡胶与基布的界面粘结性能较差,撕裂过程易产生胶体与基布分层的现象。对橡胶涂覆锦纶经编基布和涤纶经编基布结合其拉伸和撕裂性能分析:经编织物比机织物与橡胶复合性好且锦纶经编织物比涤纶经编织物与橡胶复合有更好的力学稳定性和强力。


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