碳纤维天然橡胶复合材料导电性能的研究 开题报告

1、 太原工业学院毕业论文开题报告学 生 姓 名：李俊杰学 号：102074128系 部：材料工程系专 业：高分子材料与工程论 文 题 目：碳纤维/天然橡胶复合材料导电性能的研究指导教师:张翰 2014年3月18日开题报告填写要求1开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生的“学号”要写全号（如072074123），不能只写最后2位或

2、1位数字；4. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”；5. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 论 文 开 题 报 告一论文研究目的及意义：(1)论文研究的目的 以天然橡胶为主体材料，用碳纤维和其他导电配合剂，制得复合材料，对其力学性能和导电性能进行研究，对复合材料界面的形成及作用机理进行研究。(2)论文研究的意义 本次试验意在研究碳纤维含量对碳纤维/天然橡胶复合材料力学性能及导电性能的影响，通过实验得到

3、复合材料中碳纤维的最佳含量，使天然橡胶复合材料可以更好地应用于生活实践中。二国内外研究进展：天然橡胶，其主要成分为聚异戊二烯，是一种具有优越综合性能的可再生天然资源。然而，随着合成橡胶工业的发展，某些具有特殊性能的合成橡胶比天然橡胶显示出更大的优势，如在耐热制品、密封制品、耐油制品方面，天然橡胶明显亚于丁腈橡胶、丁基橡胶等合成橡胶。为了克服其性能上的缺点，需要从生胶的化学结构出发，进行物理、化学等改性。NR具有很高的弹性和良好的加工性能，是综合性能最好的通用型橡胶。NR为拉伸结晶型橡胶，其结晶性使无填料和含惰性填料的硫化胶在拉伸时有较高的强度，加活性填料则使硫化胶的定伸强度、硬度和耐磨性大为提

4、高。NR硫化胶具有良好的弹性、耐寒性、很高的动态性能和耐磨性。NR是非极性橡胶，具有优良的电性能；在极性溶剂中较稳定，而在非极性溶剂中则易溶胀，故其耐油性、耐有机溶剂性差NR分子中含有不饱和键，所以它的耐热氧等老化和耐臭氧性都较差，而且可以燃烧，这些特性限制了它在一些特殊场合的应用,但天然橡胶通过改性可以克服这些局限性，大大扩展其应用范围。天然橡胶的许多性能与分子链中的C=C双键有着密切的关系，对天然橡胶改性就是建立在改变双键的思路之上，如接枝共聚、氯化、环氧化等。橡胶，中国四大工业基础原料之一，随着石油、天然气的枯竭，合成橡胶和塑料的环保问题，对可再生的天然橡胶的需求只会越来越大。天然橡胶改

5、性具有很好的发展前景。多年来，人们致力于天然橡胶的改性研究工作，在保持天然橡胶优良综合性质的同时，赋予其某些制品所要求的特性，从而拓宽了其应用领域。随着近代物理学和化学的进步，特别是固体物理学、量子化学、结构化学、有机化学等的发展，各种精密测试、毕 业 论 文 开 题 报 告分析技术的出现，为深入、科学地阐明材料物性的本质及其规律提供了条件，这就使按照所需去设计和制造指定结构和性能的各种材料成为可能。近年来，导电高分子材料的研究取得了较大的进展，科学家对其合成、结构、导电机理、性能、应用等方面经过多年研究，已经使其成为一门独立的学科。导电高分子材料由于其易成型、质量轻、易于加工等优点已经在各个

6、领域有了广泛的应用。导电高分子材料可按其导电性和组成来分。按导电性能（电阻率的大小）可分为半导体材料、防静电材料、电阻体材料、电极材料、高导体材料五类。按组成分为结构型和复合材料型两大类，后者又可以分为抗静电型、表面处理型和导电填料型。复合导电高分子材料是材料领域的一大体系，由于它有许多优异特性，已经在许多领域中得到应用。导电橡胶是填充型导电高分子的一大类。它主要是将导电性材料与橡胶混合，从而赋予橡胶一定的导电性。与其他导电材料相比，导电橡胶由于具有原料易得、生产工艺简单、成本较低和电阻率调节范围较大等优点，已经成为应用十分广泛的复合材料。早在19世纪末期，人们已经对导电橡胶有了初步的认识，但

7、是直到1930年，为防止电晕放电导电橡胶才在电缆上得到应用。早期的导电橡胶被用来防静电和和作为发热材料，随着导电性和其他性能的改善，导电橡胶以各种形式应用于电子工业中，如高压电缆的被覆材料，电磁屏蔽材料和电极材料等。与金属导体相比，导电橡胶柔软，耐腐蚀，低密度，高弹性，可选择的电导率范围宽，加工性好，价格比较便宜，因此得到广泛使用。导电橡胶广泛的应用于航天，飞机制造和机械制造业、医学、电气及电子工程，可以作为传感器、电阻器、加热器、弱电流的整流系统，也可以作为电子仪表和系统的电屏蔽和防漏电，以及用来生产防静电的其他许多产品。三本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：(1)要解决的问

8、题 1) 确定基础配方和性能配方。 2) 碳纤维的处理。 3) 确定合理的工艺路线。毕 业 论 文 开 题 报 告 4) 进行力学基本性能测试和相应结构表征测试。 5) 对影响导电性能各种主要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。(2)采用的研究手段 1）配方 天然橡胶：100 氧化锌：5.0 硬脂酸：2.0 促进剂D：0.5 促进剂DM：0.5 硫磺：2.0 碳纤维：变量 2）工艺 塑炼混炼下片硫化力学性能及导电性能测试 结构表征测试四论文工作进度安排：论文各阶段名称起 止 日 期1查阅文献资料，确定实验方案2014年1月3日2014年

9、3月18日2碳纤维的处理2014年3月19日2014年3月29日3通过改变碳纤维含量制备碳纤维/天然橡胶复合材料2014年3月30日2014年4月20日4进行力学基本性能测试2014年4月21日2014年5月4日5对影响导电性能各种主要因素进行控制和考察2014年5月5日2014年5月19日6分析实验数据，查漏补遗2014年5月20日2014年6月3日7完成毕业论文及答辩工作2014年6月4日2014年6月22日五主要参考文献：1 郭巍, 吴行, 郑振忠, 张明等. 碳纤维/天然橡胶力学和导电性能研究J. 绝缘材料, 2011, 44(1): 1-4.2 许国志, 岑菌, 叶小军, 李洁涛等.

10、 碳纤维分布状态对碳纤维/天然橡胶复合材料导电性能的影响J. 中国塑料, 2008, 22(7): 2-5.3 宋国君, 孙晋立等. 碳纤维/橡胶复合材料电性能研究J. 山东纺织工学院学报, 1995, 10(1): 1-3.毕 业 论 文 开 题 报 告4 黄锐, 范五一, 蔡碧华, 黄鸿智等. 碳纤维形态结构与其填充复合材料导电性能的研究J. 中国塑料, 1993, 7(4): 2-5.5 隋刚, 杨小平, 梁吉, 朱跃峰等. 碳纳米管/天然橡胶复合材料的制备及性能J. 复合材料学报, 2005, 22(5): 2-4. 6 于杰, 王继辉, 王钧等. 碳纤维/树脂基复合材料导电性能研究J

11、. 武汉理工大学学报, 2005, 27(5): 1-3.7 闻荻江, 万影等. 炭黑/橡胶涂层复合材料导电性能的研究J. 苏州大学学报，1997, 13(4): 1-4.8 曾铮, 任文坛, 徐驰, 陆伟强, 张勇, 张隐西等. 纤维素短纤维补强天然橡胶复合材料性能的研究J. 特种橡胶制品, 2008, 29(1): 2-4.9 Azadeh S. Mirabedini, Mohammad Karrabi, Ismaeil Ghasemi. Viscoelastic behavior of NBR/phenolic compoundsJ. Iranian Polymer Journal, 2013, 25-32