聚氨酯弹性体与玻璃纤维的复合材料的研究.doc

聚氨酯弹性体/玻璃纤维复合材料的研究进展 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，阿尔伯塔大学，机械工程系，T6G2。 c：中国，宁波，宁波职业技术学院，315800。 摘要： 用磨碎的玻璃纤维对聚氨酯弹性体复合材料的力学性能的影响进行了研究。特别是，详细分析了经过有机处理的玻璃纤维的影响。实验结果表明，玻璃纤维大大增强了弹性体复合材料的强度和韧性。此外，结果表明，可以通过添加用偶联剂化学处理过的研磨玻璃纤维可以得到最佳属性的弹性复合材料。 关键词：研磨的玻璃纤维;聚氨酯弹性体;复合材料。 1：介绍 聚氨酯弹性体是广泛应用于各种行业。因为他们有良好的化学、物理和机械性能如抗氧化、低温稳定性，辐射电阻，和耐磨性。为了进一步改善其力学性能可以在特定的工业发挥应用，研究聚氨酯复合材料是一种不错的方法。例如，wang和Pinnavaia[1]首先使用基蒙脱土纳米复合材料和有机蒙脱土分散在多元醇聚醚结晶形态和微相分离的聚氨酯弹性体的研究。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