聚氨酯弹性体及玻璃纤维的复合材料的研究.doc

聚氨酯弹性体玻璃纤维Huibo Zhang a,c,，W. Li b，ujie Yang a， Lude Lu a，X. Wang a，Xiangdong Sun a，Yongchun Zhang a a：中国，南京，南京科技大学，化学工程系，210094。 b：加拿大，阿尔伯塔省埃德蒙顿Tien和Wei[2、3]用蒙脱土纳米复合材料合成一种新的聚氨酯使用改性蒙脱土纳米复合材料为假扩链剂，使聚氨酯弹性体增加了两个模量的强度。Petrovica等发现了纳米二氧化硅球晶被均匀分散在软硬段的聚氨酯弹性体中扮演了重要角色。值得注意的是，尽管上述研究成功改善弹性体的各种性能，但是一般来说，很难同时增加弹性体的物理性能和化学性能。换句话说,就是强度增加，弹性降低。 磨碎的玻璃纤维作为一种传统的聚合物复合材料添加材料被叫做短纤维。它的主要功能是加强各种聚合物的耐高温能力，如聚四氟乙烯、尼龙、环氧树脂树脂。特别是短纤维可用于铸造和模具生产，提高表面质量(如消除表面缺陷和裂纹)。在这项研究中，用偶联剂处理过的短纤维复合聚氨酯弹性体，至于搅拌方法的选择上面，我们选择超声波技术，它可以避免表面搅拌的副作用。 2：实验过程 2.1材料 甲苯二异氰酸酯(TDI、2 4/2,6异构体,质量比80/20)从日本，美国购买化学品，聚醚3010。 h . Zhang等人从浙江太平洋化学有限公司购买基体材料，从上海购买1-4-丁二醇（BDO），从南京曙光化工厂购买硅烷偶联剂（KH550），从南京玻璃纤维研究和设计研究所购买玻璃纤维（50μm）。从常熟购买无水酒精，在山东购买了硅胶油脂。 2.2 实验仪器 WDN-30型微机控制万能材料试验机进行拉伸试验（中国深圳凯丽强机械有限公司）。样本的大小是100毫米×10毫米×1毫米;拉伸速度是100毫米/分钟。测试温度是25±2°C;相对湿度为65±5%。样品的硬度遵循一个统一标准，测试人员来自上海六菱仪器厂。样品的大小是40毫米×40毫米×5毫米。使用FITR WQF-510傅里叶变换红外光谱仪进行分析（北京瑞丽公司）。样本被涂上KBr。扫描数量为每个实验是40，分辨率为2。超声研磨机(二院)从上海信质生物技术研究所购买。扫描电子显微镜(SEM)是从JEOL买的(东京日本)。把样品横向切片,获得了成型的拉伸标本，在真空中用铂金附上一层薄膜。扫描电镜是在20kv的加速电压下进行观察的，应该指出，在目前的研究中，铸造弹性体样品直接使用扫描电镜观察没有进一步处理，从而建立组织和力学性能之间的关系，这是不同于其他的研究。文献[1–3]。 2.3 样品制备 2.3.1 玻璃光纤耦合处理 磨碎的玻璃纤维溶解在酒精和KH550中，然后混合放入一个超声空化场发生器，处理后和干空气,磨玻璃纤维放入烤箱在120°C 1 h和保留。 2.3.2 加入磨碎的玻璃纤维 多元醇加入一个500ml带有温度计和搅拌器的烧杯，真空中100 - 110°C，多元醇脱水1 h后，温度下降到80°C，加入磨碎的玻璃纤维，搅拌30分钟。然后加入甲苯二异氰酸酯，在80°C 下反应1h。然后温度下降到55°C，快速搅拌10分钟。最后,反应物被放在一个模具里温度约为80 - 100°C，然后升温至130℃下固化4h。 2.3.3 垂直玻璃纤维分布测量 首先，用一个直径20毫米×220毫米的不锈钢钢管作为模具。这个模具是的内部使用的是硅脂释放剂涂层，它的一端是密封用木塞。第二，把这个模具与复合材料放入烤箱，温度130°C约4 h。然后取出复合材料和模具切取相同长度（3㎜）和重量的样品。第三，获得的样本放入烤箱，温度450°C约4小时。有机化合物后完全燃烧后分解，称重残留物。最后，沉降速度和垂直分布可以从残渣重量除以样品重量后得到。 3 结果与讨论 3.1。玻璃纤维被耦合剂处理过后的表征 图1和图2分别表示无处理的玻璃纤维表面和用偶联剂处理过的玻璃纤维表面。由此可见，未经处理的磨碎的玻璃纤维,纤维表面光滑,纤维非常长聚合在一起，短期和长纤维不均匀分布是由于氢键或它们之间的颤动。相反，经过处理的玻璃纤维均匀分布，因为纤维表面都覆盖着一层厚厚的剂膜，有效地降低了纤维之间的亲和力。因此，这种纤维的加入能显著降低弹性体和基质纤维之间咬合作用。 图1 无处理的玻璃纤维表面 图2使用KH550处理过玻璃纤维表面 3.2。磨碎的玻璃纤维的形貌表征弹性体 图3显示了没有处理过玻璃纤维形态弹性体的表面，看到软、硬段分布明显。这表明其装载能力可能主要取决于硬段的分布。 图3 没有玻璃纤维形态结构的弹性体。 图4，图5显示了未经处理的玻璃纤维弹性体的形态和经过处理过的玻璃纤维弹性体的形态。可以看到磨纤维混合均匀的弹性体分布不仅有硬段还有软段,表明复合材料的力学性能更好。此外,对比图4与图5,