纤维增强EPDM绝热材料的制备及性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

本课题研究的是纤维增强三元乙丙橡胶（epdm）绝热材料的制备及性能。乙丙橡胶是指以单烯烃乙烯，丙烯为基本单体合成的共聚橡胶。其中，以乙烯，丙烯，及第三单体非共轭双烯烃为原料合成的为三元乙丙橡胶。根据第三单体的不同可分为三类：乙叉降冰片烯epdm，双环戊二烯epdm，1，4-己二烯epdm。

三元乙丙橡胶具有良好的耐热性、耐候性、耐老化性、耐酸碱性，填充系数大，热分解温度高，热分解吸热大等优点，其侧链带有不饱和双键，可通过硫磺硫化。因此在内绝热材料中有广泛应用。本研究通过改变不同纤维种类、纤维含量、纤维长度、纤维表面处理方式，确定其对epdm绝热材料耐高温冲刷及力学性能的影响。

epdm制品有着广泛的应用范围，大量应用于汽车工业，建筑，塑料改性等。其作为绝热材料的应用始于20世纪70年代，通过epdm与树脂，纤维及各种无机填料的并用改善其性能。树脂中常用的为特种酚醛树脂和糠酮树脂，无机填料则采用硫酸铵，苯甲酸铵，磷酸二氢铵，二氧化硅（白炭黑）等，通过添加填料是epdm获得低密度，低热导率，耐烧蚀性能。纤维中主要有尼龙纤维，石棉纤维，碳纤维，酚醛纤维和芳纶纤维。由于石棉纤维可能对人体健康有害，其使用逐步被淘汰。碳纤维耐高温性能好但是在混炼过程中容易被粉碎。芳纶纤维由于具有比强度高、高温性能好、耐介质、密度小、抗烧蚀性能好等优点被广泛研究。

2. 研究的基本内容与方案

epdm是理想的内绝热层材料，添加纤维后可表现出优良的耐烧蚀隔热性能，本研究以epdm为基体材料，以芳纶纤维和芳纶浆粕为增强材料，制备内绝热材料，采用不同偶联剂对增强材料进行表面改性，通过傅里叶红外光谱分析和扫描电镜表征考察纤维在基体中的分散性和相容性，以确定最佳表面改性方式。控制纤维添加量、纤维长度、纤维种类及其混合形式，研究对绝热材料耐高温抗冲刷以及力学性能的影响，探究内绝热材料抗冲刷机理。

本课题通过采用不同配方，补强剂，填料，助剂，及纤维改性方法，研究其对epdm绝热材料耐烧蚀性能及力学性能的影响。主要过程为：1配方设计，2开炼机混炼，3硫化，4性能测试，5烧蚀，6表面表征。

开炼机混炼过程为取一定量的epdm，放入开炼机辊筒间，待epdm在辊筒上完全包覆后，依次将小填料，如氧化锌、硬脂酸、tmtd、dm、硫磺等依次加入开炼机中，待混炼均匀后，再加入增塑剂，补强剂以及陶瓷填料。混炼均匀后，取出胶片，放置12h以上。然后用专用工具进行裁片、装模，然后将磨具放入平板硫化机中进行硫化。硫化条件为：硫化压力10mpa，硫化温度160℃，硫化时间30min。

烧蚀试样的制备：将硫化后的epdm裁剪切成15mm×15mm大小，放入坩埚中，然后将坩埚放入用高温实验电炉中。控制升温程序分别至600℃、800℃、1000℃、1200℃，烧蚀时间为20min，时间到后取出坩埚，冷却至室温，然后按照测试要求制取样品。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－6周：按照设计方案，制备纤维增强epdm内绝热材料。

第7－10周：采用万能力学试验机、xrd、sem、tg-dsc等测试技术对内绝热的物相、显微结构、耐高温性能进行测试。

第11－14周：总结实验数据，完成并修改毕业论文。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 何德伟, 侯少锋. kevlar 纤维表面改性及用于绝热层材料制备[j]. 化学推进剂与高分子材料, 2011, 9(2): 49-52.

[2] 袁海根, 王汝敏, 艾涛. 表面处理对 kevlar 纤维复合材料界面结合强度的影响[j]. 化学推进剂与高分子材料, 2006, 3(5): 38-41.

[3] 凌新龙, 周艳, 黄继伟, 等. 芳纶纤维表面改性研究进展[j]. 天津工业大学学报, 2011, 30(3): 11-18.