天然橡胶是一种纯天然的高分子材料,综合性能十分全面。我国是世界最大的橡胶消耗国家,橡胶生产过程中需要进行硫化,会消耗和浪费大量的能量,微波硫化橡胶可以有效的解决这一问题。橡胶介电特性及导热性能与其微波加热传热特性密切相关。为分析碳材料对天然橡胶介电性能和导热性能的影响,本文进行了以下几个方面的研究:1.制备了份量不同炭黑_天然橡胶复合材料、石墨烯_天然橡胶复合材料、碳纳米管_天然橡胶复合材料的混炼胶,测量了试样的介电参数,分析不同频率、温度、碳材料种类和碳材料的份量变化对介电参数的影响。2.利用分子动力学构建不同种类和份量的碳材料与天然橡胶的分子模型,预测不同碳材料以及份量的不同对天然胶导热系数的影响。利用COMSOL仿真软件,研究界面热阻和各向异性对复合材料导热性能的影响。3.通过COMSOL模拟研究了不同碳材料与天然橡胶复合材料的在微波加热时的温度分布,以及复介电常数的实部、虚部、导热系数、橡胶层数对橡胶体温度分布的影响。4.通过实验表征的方式研究不同碳材料对天然胶接触热阻的影响。利用COMSOL仿真软件,研究微波加热时接触热阻对橡胶体温度分布的影响。通过以上内容的分析得到以下的结论:(1)不同频率下,炭黑_天然橡胶复合材料、石墨烯_天然橡胶复合材料的复介电常数实部变化规律类似,开始时随着温度的升高缓慢变化,当达到一定温度的时候,迅速降低;碳纳米管_天然橡胶复合材料的复介电常数实部随温度升高而升高。炭黑_天然橡胶复合材料、石墨烯_天然橡胶复合材料、碳纳米管_天然橡胶复合材料的复介电常数虚部开始时随着温度的升高而增大时,在某一温度达到峰值后,随后降低。(2)分子动力学模拟碳材料和天然橡胶的导热系数,随着份量的增大,复合材料的导热系数也跟着变大;随后用COMSOL软件,初步研究了界面热阻和各向异性对复合材料导热率的影响,可以看出界面热阻和各向异性对复合材料的影响很大,并且界面热阻增加一个量级之后,对复合材料的导热系数有更大的影响(3)在微波加热的情况下,碳纳米管与天然胶复合材料的温度场分布比其他两种碳材料要均匀。随着复介电常数的实部变大,胶片的加热区域向胶片的中心靠近,温度分布变得很不均匀。随着复介电常数虚部的增大,加热区域没有显著的变化,但加热效果增强,温度分布也更加的不均匀。随着导热系数的变大,胶片的温度分布更加均匀。(4)对于减小天然橡胶接触热阻,石墨烯优于碳纳米管优于炭黑。接触热阻的存在,使胶体微波加热温度分布变得不均匀,会加大损耗,浪费能量。