含纳米氧化锌丁腈橡胶摩擦学行为的分子动力学模拟

运用分子动力学模拟方法研究纳米氧化锌改善丁腈橡胶摩擦学行为的微观机制,考察纳米氧化锌增强丁腈橡胶的原子运动速度、剪切动力学与摩擦因数。结果表明:在剪切条件下,纳米氧化锌增强丁腈橡胶分子链段沿剪切方向分布完整连续,纳米氧化锌的存在提高了丁腈橡胶分子链的刚性;纳米氧化锌增强丁腈橡胶上下摩擦界面的原子运动速度峰值分别比纯丁腈橡胶材料的低11.8%与37.1%,说明纳米氧化锌的存在限制了胶料摩擦表面原子的热力学运动,减小了胶料摩擦剪切变形的程度;与纯丁腈橡胶材料相比,纳米氧化锌增强丁腈橡胶具有更低的摩擦因数,纳米氧化锌的存在增强了橡胶分子链的结合力,提高了胶料抵御剪切变形的能力,改善了胶料的摩擦学性能。     

含不同类型氧化锌丁腈橡胶的干摩擦行为研究

制备普通氧化锌与纳米氧化锌填充的丁腈橡胶(NBR),分析氧化锌类型对NBR材料特性及物理机械性能的影响。在MPV-600型磨粒磨损试验机上研究氧化锌类型对NBR摩擦磨损性能的影响,采用扫描电镜对磨损表面形貌进行观察,分析其磨损机制。结果表明:与普通氧化锌硫化胶相比,纳米氧化锌可使NBR的拉伸强度、定伸应力进一步提高;加入纳米氧化锌的NBR的最大转矩提高,焦烧时间与正硫化时间都较普通氧化锌的缩短;添加纳米氧化锌的NBR的耐摩擦磨损性能优异,这主要归因于其具有更大的交联密度与较高的体系硬度。添加纳米氧化锌的NBR的磨损机制为磨料磨损和少量的黏着磨损,而添加普通氧化锌的NBR的磨损机制为磨料磨损和严重的黏着磨损。     

基于摩擦学系统理论的采油螺杆泵定子橡胶磨损分析

定子橡胶在原油介质下的减摩耐磨特性是衡量采油螺杆泵的主要技术指标之一。采油螺杆泵的运行环境复杂,影响其定子橡胶磨损的因素较多,属于典型的非线性系统问题。基于摩擦学系统理论,以橡胶定子、金属转子、石油介质、螺杆泵机械结构为主要元素,构建出采油螺杆泵的摩擦学系统框架;列出各元素特性,分析各元素之间的相互联系,并提出求解方法;对螺杆泵定子橡胶材料去除的摩擦学机制进行归纳,并初步讨论摩擦学机制与该摩擦学系统的关系。     

硫化温度对丁腈橡胶性能的影响及其磨损行为研究

研究低温硫化 (100~150 ℃)对丁腈橡胶物理性能及摩擦磨损行为的影响,运用扫描电镜对丁腈橡胶磨损表面形貌进行分析,探讨不同硫化温度丁腈橡胶的磨损机制。结果表明：随着硫化温度的升高,硫化胶的物理性能（交联密度、拉伸强度、硬度）呈现先升高后下降的趋势,在硫化温度为120 ℃时,胶料具有较好的综合性能;随着硫化温度的升高,硫化胶的磨损量先减小后增大,在硫化温度为120 ℃时胶料的磨损量最低,摩擦因数也最低且最稳定;120 ℃硫化胶的磨损机制主要为磨料磨损,而其他温度硫化胶为更严重的黏着磨损,因此,120 ℃硫化胶具有优异的抵御黏着磨损的能力。     

干摩擦条件下氧化锌对丁腈橡胶摩擦磨损行为的影响

运用环-块摩擦磨损试验机研究了不同类型氧化锌对丁腈橡胶干摩擦磨损性能的影响。将不同类型氧化锌加入丁腈橡胶,对试样进行常规制备,磨损后橡胶表面分子结构利用红外光谱仪进行分析。结果表明,与添加普通氧化锌、纳米氧化锌和改性普通氧化锌的胶料相比,添加改性纳米氧化锌胶料表现出了优异的耐摩擦磨损性能。其磨损量为0.021g,仅为添加普通氧化锌胶料磨损量的1/4;摩擦系数为0.4,是添加4种氧化锌胶料中最低的;且胶料仅发生了磨粒磨损,未出现其他更为严重的磨损形式。文章对于添加不同类型氧化锌胶料摩擦磨损性能出现差异的原因进行了分析。分析结果表明,摩擦生热导致的硫化返原是造成胶料磨损程度不同的根本原因。即摩擦生热引起多硫键断裂及主链改性,造成胶料交联密度的下降,降低了胶料的耐摩擦磨损性能。     

分子模拟纳米ZnO/丁腈橡胶复合材料的摩擦学行为

采用分子模拟的方法研究了纳米ZnO/丁腈橡胶（NBR）复合材料的摩擦学行为,考察了纳米ZnO/NBR复合材料的回转半径、原子相对浓度和剪切行为,探讨了纳米ZnO/NBR复合材料摩擦学行为的微观机制。结果表明:与纯NBR材料相比,纳米ZnO/NBR复合材料具有更小的回转半径,橡胶分子链的柔顺性下降;与纳米ZnO/NBR复合材料相比,纯NBR材料摩擦界面具有更高的原子相对浓度,纯NBR材料上下摩擦表面的原子浓度峰值比纳米ZnO/NBR复合材料分别高了6.4%和4.3%。说明纳米ZnO的存在提高了纳米ZnO/NBR复合材料分子链的刚性,减小了能量耗散,从而改善了纳米ZnO/NBR复合材料的摩擦性能。      

用分子动力学模拟研究丁二烯微观结构对丁腈橡胶物理机械性能的影响

采用分子动力学模拟的方法对基于3种不同丁二烯键合结构建立的丁腈橡胶模型(A、B、C模型)进行了模拟计算,以考察丁二烯微观结构对丁腈橡胶物理机械性能的影响.采用恒定应变法计算模型的物理机械性能,然后将模型与铁原子层结合建立摩擦副模型,利用剪切模拟分析丁腈橡胶摩擦过程的磨损机理.结果表明,与A模型和C模型相比,B模型分子链...     

碳纳米管/丁腈橡胶复合材料力学及摩擦性能的分子动力学模拟*

采用分子动力学模拟技术,从分子水平研究碳纳米管(CNTs)增强丁腈橡胶(NBR)复合材料的力学性能及摩擦学性能。运用恒应变法计算材料的力学性能,分别建立纯NBR和CNTs/NBR复合材料的3层模型,并对顶层和底层的铁摩擦副施加剪切载荷,研究材料的摩擦学性能。研究结果表明：在摩擦过程中,由于CNTs表面存在很强的吸附力,抑制了NBR分子链的迁移率,使得CNTs和聚合物分子链间的相互作用增强;CNTs/NBR复合材料具有更高的致密性以及更强的结构,从而表现出了比纯NBR更加优异的力学和摩擦学性能。     

K离子对丁腈橡胶在含砂介质中摩擦磨损行为的影响

利用自行设计的往复式磨损试验机研究丁腈橡胶在含砂KCl溶液和蒸馏水2种介质中的摩擦磨损行为,并利用场发射扫描电镜对橡胶磨痕的表面形貌及元素含量进行分析。结果表明：在2种介质中,随着载荷的增加,丁腈橡胶的摩擦因数降低而磨损量增加,但在含砂的KCl溶液介质中摩擦因数和磨损量的变化程度均高于在含砂蒸馏水介质中。丁腈橡胶在含砂KCl溶液的磨损机制为腐蚀磨损以及磨粒滑动侵蚀,在含砂蒸馏水中的磨损机制为湿磨粒磨损。K+使得丁腈橡胶表层及亚表层分子链更容易断裂,进而生成了分子量和分散性都低的产物和小分子单体,以及新的支联网状结构。     

缺陷碳纳米材料及其改性补强橡胶复合材料研究进展

碳纳米管、石墨烯具有优异的机械性能和热力学性能，已成为新一代增强橡胶复合材料性能的重要补强材料。然而，在实际生产中，容易产生缺陷碳纳米管和石墨烯且两者在橡胶复合材料基体内也极易发生团聚。为解决上述问题最常用的方法是对缺陷碳纳米管和石墨烯进行官能化处理。总结了碳纳米管、石墨烯以及缺陷、官能化碳纳米管和石墨烯对橡胶复合材料力学、摩擦学、老化等性能的影响，并对该领域未来的发展提出建议。