天然气汽车燃料罐内衬材料的加工及性能研究

【摘要】：随着压缩天然气汽车的推广应用，其燃料罐材料的要求也不断提高。本研究以马来酸酐接枝低密度线性聚乙烯（LLDPE-g-MAH）为对象，通过滚塑成型和注塑成型的加工方式，参考压缩天然气汽车内衬材料的工作状况对LLDPE-g-MAH进行无氧热老化，结合静载拉伸试验和动态疲劳试验等方法研究薄壁LLDPE-g-MAH的防水性、热稳定性以及力学性能，考察其作为新一代压缩天然气汽车燃料罐高分子内衬材料的潜能，同时探索研究LLDPE-g-MAH材料本身的物理性能。结果表明：LLDPE-g-MAH适用于注射成型和滚塑成型工艺。注塑LLDPE-g-MAH的屈服应力为9.9MPa，断裂强度为13MPa，延伸率为446.7%，杨氏模量约为248MPa，经无氧老化后拉伸性能指标无明显变化，经过200N-20N的107次非对称循环应力机械老化后，拉伸性能保持稳定。滚塑成型试样的屈服应力为17MPa，断裂强度为5.4MPa，延伸率为71%，杨氏模量约为457MPa，在老化后拉伸性能降低。注塑LLDPE-g-MAH在10Hz、循环应变2.72%的对称交变弯曲疲劳试验中不会发生断裂。在拉伸疲劳试验中，对样品施加10Hz的非对称循环应力，未老化注塑LLDPE-g-MAH的疲劳极限在210N附近，热效应在拉伸疲劳过程中对LLDPE-g-MAH疲劳行为未造成明显影响。对注塑LLDPE-g-MAH拉伸疲劳试验中的S-N曲线采用微缺陷积累的疲劳动力学模型进行拟合，比其他纯数学模型更好的预测了失效寿命随应力增大而减小的趋势，且模型具有良好的稳定性。 【关键词】：LLDPE-g-MAH 滚塑成型 对称交变弯曲疲劳试验 拉伸疲劳试验 疲劳动力学模型
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.7;U465
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 绪论14-29
• 1.1 压缩天然气汽车用燃料罐14-16
• 1.2 线性低密度聚乙烯16-20
• 1.2.1 线性低密度聚乙烯概述16-18
• 1.2.2 线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐18-20
• 1.3 高分子的加工成型20-22
• 1.3.1 高分子的注射成型20-21
• 1.3.2 高分子的滚塑成型21-22
• 1.4 高分子的热老化22-25
• 1.4.1 高分子的热氧老化23-24
• 1.4.2 高分子的无氧热老化24-25
• 1.5 高分子疲劳概述25-27
• 1.6 研究目的、意义和内容27-29
• 第二章 LLDPE-g-MAH 的加工成型29-35
• 2.1 研究用马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯简介29-30
• 2.2 LLDPE-g-MAH 的注射成型30-32
• 2.3 LLDPE-g-MAH 的滚塑成型32-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 LLDPE-g-MAH 老化及静载性能35-49
• 3.1 LLDPE-g-MAH 的饱和吸水率35-39
• 3.1.1 实验过程35-36
• 3.1.2 实验结果与讨论36-39
• 3.2 LLDPE-g-MAH 无氧热老化39-40
• 3.2.1 实验过程39
• 3.2.2 实验结果与讨论39-40
• 3.3 LLDPE-g-MAH 的拉伸试验40-47
• 3.3.1 实验过程40-41
• 3.3.2 实验结果与讨论41-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第四章 LLDPE-g-MAH 疲劳性能49-71
• 4.1 高分子的疲劳行为49-51
• 4.1.1 高分子疲劳的评价49-50
• 4.1.2 高分子疲劳试验的影响因素50-51
• 4.2 LLDPE-g-MAH 的疲劳试验51-61
• 4.2.1 对称交变弯曲疲劳试验51-55
• 4.2.2 拉伸疲劳试验55-61
• 4.3 LLDPE-g-MAH 非对称循环应力疲劳动力学模型61-70
• 4.3.1 疲劳 S-N 曲线的数学模型61-62
• 4.3.2 疲劳动力学模型及模拟方法62-65
• 4.3.3 LLDPE-g-MAH 疲劳曲线模拟65-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第五章 结论与展望71-73
• 参考文献73-77
• 附录 177-78
• 附录 278-82
• 致谢82-83
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文83

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