丁腈橡胶表面碳基薄膜的界面结合调控
文献类型：学位论文
| 作者 | 白常宁 |
| 答辩日期 | 2019-05-22 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 张俊彦 ; 唐宏亮 |
| 关键词 | 丁腈橡胶 等离子体预处理 碳膜 膜基结合力 摩擦学性能 itrile Butadiene Rubber Plasma Pretreatment Carbon Films Adhesion Tribological Properties |
| 学位名称 | 工程硕士 |
| 学位专业 | 材料工程 |
| 其他题名 | 无 |
| 英文摘要 | 橡胶动密封件是防止润滑剂泄漏和污染物进入机械的部件。然而，在动态密封环境特别是在油密封环境中长久工作后会发生橡胶自身磨损失效的现象。因此，通过碳薄膜改性丁腈橡胶表面延长使用寿命和增强耐磨性。本工作主要系统研究等离子体预处理对丁腈橡胶表面碳膜界面的结合强度以及摩擦学性能的影响。主要得出以下结论： 1.空气等离子体预处理偏压升高，碳薄膜趋于石墨化。因预处理偏压升高导致橡胶表面形成大量凹陷区域，碳离子团聚相互传递能量，利于碳薄膜中sp2形成。此外，空气等离子体预处理偏压为-900V时，薄膜/橡胶呈现最优膜基结合力（46N）和摩擦性能(平均摩擦系数0.24)，比原始橡胶的摩擦系数降低了70%，摩擦曲线稳定并耐磨性较强。其中，空气等离子体预处理橡胶表面形成极性基团增强橡胶表面能，利于提高膜基结合强度。 2.不同等离子体预处理（Ar，O2，N2，H2）对丁腈橡胶表面碳膜的结合力和摩擦性能产生了不同影响。Ar等离子体预处理后膜基结合强度最高（63.68N），其次是N2等离子体（50.25N），H2等离子体中（24.30N）和O2等离子体（12.87N）。其中，O2和H2严重恶化橡胶基体表面紧实度或饱和大量的悬键造成膜基结合力变差。丁腈橡胶表面碳膜在Ar等离子体预处理时具有稳定摩擦曲线和优异的耐磨性，归咎于Ar等离子体处理增强橡胶表面紧实度、促进大量自由基生成。 3.随Ar等离子体预处理时间的增加，丁腈橡胶表面碳薄膜的板块尺寸呈单调递增形式。等离子体预处理诱导橡胶表面均匀分布的凹陷区域，促使薄膜呈柱状生长而利于释放薄膜内应力。此外，Ar等离子体预处理可有效清除橡胶表面污染物，促进自由基的形成。然而，膜基结合力强度呈先增后减趋势，其归咎于过长时间的预处理恶化橡胶表面力学性能。合理预处理时间是确保膜基结合力强度和摩擦学性能的关键指标。Ar等离子体预处理30分钟时，丁腈橡胶表面碳薄膜具有较低摩擦系数0.19和轻微磨损，经过10小时碳膜仍粘附橡胶基体而未发生脱落，因此在实际工程应用中具有参考价值。 |
| 源URL | [http://ir.licp.cn/handle/362003/25265]  |
| 专题 | 中国科学院兰州化学物理研究所 |
| 作者单位 | 1.中国科学院大学 2.中国科学院兰州化学物理研究所; |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 白常宁. 丁腈橡胶表面碳基薄膜的界面结合调控[D]. 北京. 中国科学院大学. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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