澆注型納米SiO-,2--聚氨酯復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、本文的研究目的在于通過加入納米SiO2粒子改型的方法，補(bǔ)強(qiáng)聚氨酯彈性體，提升其力學(xué)、耐熱和阻尼等性能，滿足新型裝甲車的減震墊和緩沖器的性能要求。 本文研究了材料組成和合成工藝參數(shù)對(duì)聚氨酯（PUR）性能的影響，并通過原位聚合法合成了澆注型納米SiO2/ PUR復(fù)合材料，討論了不同合成方法、材料配方和工藝參數(shù)對(duì)納米復(fù)合材料性能的影響。研究結(jié)論如下： （1）對(duì)于純的澆注型聚氨酯彈性體，考察了軟硬段比例、擴(kuò)鏈系數(shù)、硫化溫度、硫化時(shí)

2、間和凝膠時(shí)間等工藝條件對(duì)聚氨酯彈性體力學(xué)性能的影響。TDI/ PBAG比在3.5左右，擴(kuò)鏈系數(shù)（NH2/NCO）=0.95時(shí)，硫化溫度和硫化時(shí)間分別在100℃和16h時(shí)，凝膠時(shí)間大致在360-380s時(shí)，所得聚氨酯彈性體的綜合力學(xué)性能最佳。此階段的研究為下一節(jié)合成納米復(fù)合材料提供了一個(gè)較佳的材料組分和工藝參數(shù)。 （2）分別用預(yù)聚體法和原位聚合法制得了納米SiO2/PUR復(fù)合材料，SEM照片顯示：預(yù)聚體法制備的納米復(fù)合材料，納米Si

3、O2粒子在其中主要以團(tuán)聚體存在；納米SiO2粒子經(jīng)過表面偶聯(lián)劑處理后，通過原位聚合方法合成的納米復(fù)合材料，SiO2粒子在PUR基體中分散比較均勻，大部分納米粒子的尺寸都在50nm以下，基本達(dá)到了納米級(jí)的分散。 （3）FTIR圖譜顯示：納米復(fù)合材料在1726 cm-1處?；∟HCO）的吸收峰由于SiO2粒子與異氰酸酯的反應(yīng)而有所降低；同時(shí)792cm-1和802cm-1處多了一個(gè)納米SiO2吸收峰，對(duì)應(yīng)于Si-O-C鍵的吸收峰；說明

4、納米SiO2與PUR中的基團(tuán)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，形成了鍵合。 （4）原位聚合法制備的納米SiO2/PUR復(fù)合材料的拉伸性能和硬度相比純PUR彈性體有一定提高。 納米SiO2/聚氨酯復(fù)合材料隨著納米SiO2粒子含量的增加，拉伸強(qiáng)度有著一定程度的提高，硬度和拉斷伸長(zhǎng)率也有小幅度的增加，納米SiO2粒子含量為2.0wt﹪時(shí)，SiO2/PUR復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最好，拉伸強(qiáng)度比純PUR材料提高了36.8％，斷裂伸長(zhǎng)率提高了7.7％；

5、當(dāng)納米SiO2粒子大于2.0 wt﹪時(shí)力學(xué)性能反而下降。 偶聯(lián)劑的加入能夠有效提高納米復(fù)合材料的拉伸性能，偶聯(lián)劑份量在2.0wt％-2.5wt％時(shí)復(fù)合材料的綜合拉伸性能最佳，超過2.5wt％時(shí)過量的偶聯(lián)劑反而使材料拉伸性能下降；SEM照片顯示偶聯(lián)劑能夠有效加強(qiáng)納米SiO2粒子與聚氨酯基體之間的界面結(jié)合力。 （5）SiO2的加入提高了PUR的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并且隨著SiO2含量的增加，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度增大，高溫部分玻璃化轉(zhuǎn)變溫

6、度從純PUR的464.7K提高到SiO2含量為2.0wt％時(shí)納米復(fù)合材料的480.9K，提高16.2K。說明SiO2提高了彈性體的耐熱性能，同時(shí)使彈性體的使用溫度范圍變寬。 （6）納米SiO2的加入提高了PUR的儲(chǔ)能模量和內(nèi)耗峰峰值，并且隨納米SiO2含量的增加，復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量和損耗因子增大，并且內(nèi)耗峰向高溫方向移動(dòng)，說明納米SiO2粒子的加入有效提高了PUR復(fù)合材料的內(nèi)耗，提高了PUR的阻尼性能；儲(chǔ)能模量譜線形狀和內(nèi)耗峰曲線