玻纤增强聚氨酯泡沫塑料界面形成特性及对其力学性能的影响_徐涛
低密度长玻纤增强聚氨酯复合材料的力学性能
复 合材 料 制 品选 为 某 型汽 车 内饰 件 ， 斌样 在 该 制 品上截 取 。生产 前将 Ａ料 、 Ｂ料在 规 定 的混 合 物 料 温度 ５ ％ 下 按 质 量 比 １ １８ ０ ： ．５混 合 ， 纤 质 量 分 玻 数 分别选 取 １％ 、５ 、０ 、５ 、０ ， 纤 长 度 ０ １％ ２ ％ ２ ％ ３ ％ 玻
的密度 明 显 降 低 。这 种 密 度 较 低 的 Ｌ Ｒ Ｉ Ｐ Ｒ Ｄ Ｒ Ｍ—Ｕ
玻纤 ： 直径 ２ ｍ， 面 经 ４ ９浸 润 剂 （ Ｏ 表 ０ 主要 成
分为 Ｋ ５０、 Ｈ ７ Ｈ ６ Ｋ ５０等 ） 理 ， 股 并 股 ， 京 玻 璃 处 多 南
纤维 研究 院 ；
力学性能较好 ， 在制作方面更加经济， 代表了汽车内 饰 件复 合材料 轻 量化 的发 展 方 向¨ 。Ｌ Ｒ Ｉ Ｐ Ｒ Ｄ ＲＭ—Ｕ
～
１ ０份 ， ． 物理 发泡 剂 ５～ ８份 ， 泡沫 稳定 剂 （ ８ ７ ） Ｂ ８０
１ ０～ ． ． ２ ０份 ， 氰酸 酯 指 数 １ ０ 异 ． ５～１ １ 黎 明化 工 ．５， 研究 院 。
１２ 设备 及仪 器 ．
度 达到 ｒ ｌ ５ ５～ ０ｍｍ。长纤 维增强 复合 材料 的综合 性 能优 于短纤 维增 强 复 合 材料 ， 主要 体 现 在 以下 几 个 方面 ： 材料 的拉 伸 强 度 、 疲 劳性 能 均 有 所 提高 ； 抗 类 似骨 架 的纤 维 结构 增 强 了材料 的 冲击 强 度 ， 观 外 翘 曲性 低 ， 在高 温 、 高湿 环境 下仍 能保持 良好 的力 学
人工涂 抹脱模 剂 ， 通过 可控循 环 水调节模 具 温度 ， 模
具 温 度分 别 选 择 为 ４ ５ 、５ ６ ６ ℃ 。用 长 纤 维 ５、Ｏ ５ 、０、５
玻纤增强硬质聚氨酯材料的合成及其力学性能
玻纤增强硬质聚氨酯材料的合成及其力学性能许俊强;郭芳;储伟;高炜斌;金学军;吴永【摘要】以聚醚多元醇,玻璃纤维(G)及多次甲基多苯基多异氰酸酯为原料,采用一步法制备了玻纤增强硬质聚氨酯复合材料(RPU-G).对RPU-G的力学性能进行了研究,结果表明,随着G含量(m)的增加,其拉伸强度呈先升后降的变化趋势;当m为10%[长径比(n)为20～40]时,RPU-G20～4010 的力学性能达到最佳.由于G的n 不同,其增强效果差异显著,以RPU-G20～4010的拉伸强度最大(0.80 MPa),与RPU相比提高了95%.压缩强度因G的n不同出现不同的趋势,仍以n为20～40的G增强效果最为明显,RPU-G20～405的压缩强度增加了10%.【期刊名称】《合成化学》【年(卷),期】2009(017)002【总页数】5页(P183-186,195)【关键词】玻璃纤维;硬质聚氨酯;力学性能【作者】许俊强;郭芳;储伟;高炜斌;金学军;吴永【作者单位】重庆工学院,化学与生物工程学院,重庆,400050;四川大学化学工程学院,四川,成都,610065;四川大学化学工程学院,四川,成都,610065;常州工程职业技术学院,材料工程技术系,江苏,常州,213164;重庆工学院,化学与生物工程学院,重庆,400050;重庆工学院,数理学院,重庆,400050【正文语种】中文【中图分类】TQ323.18硬质聚氨酯材料(RPU) 是一种用途非常广泛的高分子聚合物，具有质轻、隔热保温性好、吸音及缓冲抗震性优良等特点，由于合成的主要原料聚酯或聚醚多元醇结构多变，使其性能变化范围广泛，加之加工方式灵活，既可以自由发泡，又可以模塑成型，还可以现场喷涂，因而在汽车、电子和化工等领域应用广泛［1～4］。
随着人们对材料各种性能要求的提高，传统材料已满足不了使用标准，制作复合材料以及对复合材料的改性就显得异常活跃。
采用玻璃纤维(G) 作为填料是目前国内外较常采用的一种增强手段，G 增强复合材料是以聚合物为基体，以G 为增强材料而制成的复合材料，综合了聚合物和G 的性能［4］。
聚氨酯泡沫材料动态力学性能
聚氨酯泡沫材料动态力学性能聚氨酯泡沫材料是一种具有轻质、高强度、耐冲击性和隔热性能的材料，广泛应用于建筑、交通、包装、家具和电子等领域。
其动态力学性能是指在动态载荷下，聚氨酯泡沫材料的变形、振动和震动等行为。
以下将详细介绍聚氨酯泡沫材料的动态力学性能。
首先是聚氨酯泡沫材料的压缩性能。
在受到压缩力作用时，聚氨酯泡沫材料具有良好的吸能能力，能够吸收并分散压力，减缓外部力对其他部件的冲击。
此外，聚氨酯泡沫材料的回弹性能也很好，在外部力解除后能够恢复原状，不易变形。
其次是聚氨酯泡沫材料的振动性能。
聚氨酯泡沫材料的密度较低，结构松散，因此具有较好的吸振性能。
在受到外部振动力作用时，聚氨酯泡沫材料能够吸收和分散振动能量，减少振动的传递和传播，保护其他部件不受振动影响。
这使得聚氨酯泡沫材料在防震降噪领域有着广泛的应用。
再次是聚氨酯泡沫材料的冲击性能。
聚氨酯泡沫材料具有较高的强度和韧性，能够在受到冲击力作用时发挥良好的耐冲击性能。
聚氨酯泡沫材料的结构松散，能够缓冲和分散冲击能量，减少外部冲击对其他部件的损害。
因此，聚氨酯泡沫材料常被用作包装材料、防护材料和保险材料等，能够有效保护产品不受损坏。
此外，聚氨酯泡沫材料还具有良好的隔热性能。
其结构中含有大量的气孔，这些气孔具有良好的隔热性能，能够减少热量的传导。
聚氨酯泡沫材料的热导率较低，能够有效防止热量传递，保持温度的稳定性。
因此，聚氨酯泡沫材料在建筑和冷链运输等领域有着广泛的应用。
除了上述动态力学性能外，聚氨酯泡沫材料还具有良好的耐化学性能、耐水性能和耐老化性能。
聚氨酯泡沫材料能够在酸、碱、溶剂等恶劣环境条件下保持稳定性能，并且不易受水分、湿度和紫外线等因素的影响，保持较长的使用寿命。
总结起来，聚氨酯泡沫材料具有优异的动态力学性能，包括压缩性能、振动性能、冲击性能和隔热性能等。
这些性能使得聚氨酯泡沫材料在多个领域有着广泛的应用前景，如建筑领域的隔热材料、交通领域的减震材料、包装领域的缓冲材料等。
玻璃纤维增强塑料力学性能分析与应用
玻璃纤维增强塑料力学性能分析与应用玻璃纤维增强塑料（GFRP）是一种具有优异力学性能的复合材料，由玻璃纤维和塑料基体组成。
它的广泛应用领域包括航空航天、汽车制造、建筑结构等。
本文将从材料的力学性能、制备工艺和应用等方面进行分析和探讨。
首先，我们来看一下GFRP的力学性能。
由于玻璃纤维的高强度和刚度，以及塑料基体的韧性和耐腐蚀性，GFRP具有优异的综合力学性能。
在拉伸强度方面，GFRP的强度可以达到几百MPa，远远高于普通塑料。
而在弯曲强度方面，GFRP的表现也非常出色，能够承受较大的弯曲应力而不断裂。
此外，GFRP还具有较好的疲劳性能和抗冲击性能，这使得它在复杂工况下的应用更加可靠。
其次，制备工艺对GFRP的力学性能有着重要影响。
常见的制备工艺包括手工层叠、预浸法和注塑成型等。
手工层叠是最传统的制备方法，但由于工艺复杂、生产效率低和产品质量难以保证等问题，逐渐被其他工艺所替代。
预浸法是一种将玻璃纤维预先浸渍于树脂中，然后通过热固化得到成品的方法。
这种工艺可以提高产品的质量和生产效率，但成本相对较高。
注塑成型是一种将玻璃纤维和树脂混合后注入模具中成型的方法，可以实现大规模、高效率的生产。
不同的制备工艺会对GFRP的力学性能产生不同的影响，因此在实际应用中需要根据具体情况选择适合的工艺。
最后，我们来看一下GFRP在实际应用中的情况。
由于其优异的力学性能和轻质化特点，GFRP在航空航天领域得到了广泛应用。
例如，飞机的机身和翼面板等结构部件常采用GFRP材料制造，可以降低飞机的重量，提高燃油效率。
在汽车制造领域，GFRP也被用于制造车身和零部件，可以提高汽车的安全性和燃油经济性。
此外，GFRP还可以用于建筑结构的加固和修复，提高结构的抗震性能和耐久性。
综上所述，玻璃纤维增强塑料具有优异的力学性能，广泛应用于航空航天、汽车制造和建筑结构等领域。
在实际应用中，需要根据具体要求选择合适的制备工艺，以确保产品的质量和性能。
玻璃纤维布增强EPPPO复合材料性能及应用
弯曲强度按ＧＢ ４７２２—１９９２测试，加载速度为
１０ ｍｍ／ｍｉｎ；
将试样断裂表面喷金后，采用ＳＥＭ进行观察并 拍照；
介电常数按ＧＢ １４０８—１９７８测试，测试频率为 １ ＭＨｚ，测试温度２５℃，相对湿度７０％；
准确称量ＥＰ／ＰＰＯ混合物和玻璃纤维布增强 ＥＰ／ＰＰＯ复合材料，放置于铝坩埚，用ＤＳＣ仪测试两 种材料的耐热性，Ｎ：气氛，加热速率为１００Ｃ／ｍｉｎ。 ２结果与讨论 ２．１ ＥＰ／ＰＰ０复合材料的弯曲性能
ＰＰＯ：美国ＧＥ公司；
二氨基二苯砜（ＤＤＳ）：化学纯，上海医药化学
试剂公司：
‘
四氢呋喃：分析纯，广州化学试剂厂；
Ｅ．玻璃纤维布和电解铜箔：东莞生益科技股份
有限公司；
硅烷偶联剂：ＫＨ一５５０、Ａ一１７２，南京曙光化工
厂。
１．２仪器和设备
万能材料试验机：１１８６型，美国Ｉｎｓｔｒｏｎ公司；
发射扫描电子显微镜（ＳＥＭ）：１５３０ＶＰ型，德国
数达到４０％左右时，弯曲强度达到最大值，然后随
着树脂含量的继续增加而呈下降趋势。这是因为当
树脂含量较低时，玻璃纤维布层之间含有的ＥＰ／
发泡剂对3D玻纤织物增强发泡聚氨酯复合材料力学性能的影响
发泡剂对3D玻纤织物增强发泡聚氨酯复合材料力学性能的影响作者：KYAMPETETyty 刘赋瑶傅雅琴来源：《现代纺织技术》2020年第04期摘要：为了提高纺织复合材料的抗冲击性能和发泡材料的力学性能，制备了3D玻纤织物增强发泡聚氨酯复合材料。
利用场发射扫描电镜、摆锤冲击仪和万能材料试验机，分析研究了外加不同发泡剂质量分数对发泡复合材料泡孔的微观形貌和力学性能的影响。
结果表明，当发泡剂质量分数为5%时，3D玻纤织物增强发泡聚氨酯复合材料的冲击强度最大可达73.34kJ/m2，同時压缩强度和拉伸强度分别为5.24、28.1 MPa;随着发泡剂质量分数增加，聚氨酯泡孔增大并且出现不均匀现象，复合材料密度也随之下降，压缩强度和拉伸强度均下降;复合材料中发泡剂质量分数为5%，能够在满足轻量化的情况下实现较高的抗冲击性。
关键词：发泡聚氨酯;3D玻纤织物;冲击强度;压缩强度Abstract：To improve the impact resistance of textile composites and the mechanical properties of foaming materials， a three-dimensional glass fabric reinforced foamed polyurethane composite was prepared in this study. The effect of the content of foaming agent on the microstructure and mechanical properties of the composites was analyzed and studied with field emission scanning electron microscopy， pendulum impactor and universal material testing machine. The results show that when the foaming agent content is 5%， the impact strength of three-dimensional glass fabric reinforced foamed polyurethane composite can reach 73.34 kJ/m2， and the compressive strength and tensile strength are 5.24 and 28.1 MPa respectively. The polyurethane cells enlarge and become nonuniform as the foaming agent content increases， the composite density decreases， and both the compressive strength and tensile strength decrease. When the content of foaming agent in the composite is 5%， a high impact resistance can be achieved under the condition of light weight.Key words：foamed polyurethane; three-dimensional glass fabric; impact strength; compressive strength玻纤织物增强热固性树脂复合材料近年来得到迅速发展，并在航空航天、汽车、建筑、体育等领域的应用日益广泛[1-3]。
玻璃纤维增强聚酰胺复合材料的摩擦磨损特性
玻璃纤维增强聚酰胺复合材料的摩擦磨损特性一、玻璃纤维增强聚酰胺复合材料概述玻璃纤维增强聚酰胺复合材料是一种高性能的工程塑料，它通过将玻璃纤维与聚酰胺基体材料结合，以提高材料的机械性能和耐热性。
这种复合材料广泛应用于汽车、航空航天、电子电器和机械制造等领域。
玻璃纤维的加入，使得聚酰胺材料的强度、刚度和耐热性得到显著提升，同时，其摩擦磨损特性也成为研究的重点。
1.1 复合材料的组成与特性玻璃纤维增强聚酰胺复合材料主要由以下两部分组成：一是聚酰胺基体，它是一种半结晶性热塑性塑料，具有良好的化学稳定性和加工性能；二是玻璃纤维，它是一种无机非金属材料，具有高强度、高模量和良好的耐热性。
当玻璃纤维以一定比例分散在聚酰胺基体中时，可以显著提高复合材料的力学性能。
1.2 复合材料的制备工艺玻璃纤维增强聚酰胺复合材料的制备通常采用熔融浸渍法、热压成型法或注射成型法。
在制备过程中，玻璃纤维与聚酰胺基体的均匀分散是关键，它直接影响到复合材料的最终性能。
通过优化工艺参数，如温度、压力、注射速度等，可以实现玻璃纤维在聚酰胺基体中的均匀分布。
二、复合材料的摩擦磨损特性分析摩擦磨损特性是评价材料在实际应用中耐用性的重要指标，对于玻璃纤维增强聚酰胺复合材料而言，其在不同工况下的摩擦磨损性能直接关系到产品的使用寿命和可靠性。
2.1 影响摩擦磨损特性的因素影响玻璃纤维增强聚酰胺复合材料摩擦磨损特性的因素众多，包括复合材料的组成比例、基体材料的分子结构、玻璃纤维的类型和表面处理、复合材料的加工工艺等。
此外，外部条件如载荷、滑动速度、环境温度和湿度等也会对摩擦磨损特性产生影响。
2.2 摩擦磨损测试方法对玻璃纤维增强聚酰胺复合材料进行摩擦磨损测试，常用的方法有往复式摩擦磨损试验、旋转式摩擦磨损试验和三点弯曲摩擦磨损试验等。
通过这些测试方法，可以模拟复合材料在实际工况下的摩擦磨损行为，从而评估其耐磨性和耐久性。
2.3 复合材料的磨损机理玻璃纤维增强聚酰胺复合材料的磨损机理较为复杂，通常包括粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。
聚氨酯弹性体与玻璃纤维的复合材料的研究要点
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 aa：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)。
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4
结
论
( 1) 玻纤在 KH550 表面处理剂中的分散性良好, 在玻纤表面形成一致密的膜 , 膜的厚度和均匀度会影 响聚氨酯规整泡孔的形成。 ( 2) PAP I 上的异氰酸根与 KH 550 中的 NH 2 发 生反应, 生成了脲基 , 形成了稳定的化学键合界面。 ( 3) 利用聚氨酯乳液和硅氧烷偶联剂对玻纤进行
[ 1~ 4]
样品制备 本研究采用的原材料为丙三醇聚醚、 PAP I 、9 m
中碱玻璃纤维、 KH550 纤维表面处理剂、 聚氨酯乳液。 显微镜观察样品的制备: 在一干净载玻片上, 放置 一束 ( 约 20~ 30 单丝 ) 未处理过的玻纤 , 再滴入 3 滴 5% KH 550 立即 在显微镜 下观察。放置一天 待成膜 后, 将成膜的玻纤取出 , 放置在一载玻片上 , 加入几滴 PAP I, 待凝固后盖上盖玻片观察形貌。 红外测试 样品制备 : 在 一塑料模 盖上加 入 5 ml PAP I、 5 滴丙三醇聚醚, 以及 2 ml 5% KH 550, 待气泡 发出、 反应完全后就可进行测试。 力学性能测试样品制备 : 在玻璃纤维拉丝过程中 用两种偶联剂 ( 聚氨酯乳液、 硅氧烷偶 联剂) 浸 润、 干 燥, 最后切断成 3 mm 长的短切纤维。以聚醚与发泡 剂、 匀泡剂及催化剂作为一个组分 , 将束状玻璃纤维加 入该组分中 , 搅拌均匀 , 然后与另一组分 PAP I 混合后 反应 , 灌 注 于 模 具 中 , 得 到 不 同 密 度 ( 0. 1, 0. 3, 0. 5 g/ cm 3) 的玻纤/ 硬质聚氨酯泡沫塑料。 2. 2 所用仪器 M RC - 1000 型激光共聚焦 扫描显微镜 ( 美国 Bio Rad 公司 ) ; 800 型傅立叶红外测试仪 ( 美国 Nicolet 公 司)
光源 , 其放大倍数为 200 倍, 扫描深度约为 25 mm , 检 测光源波长为 486 nm 。其测试结果见图 1、 图 2、 图 3, 从这三个图中, 我们可以看出玻纤与偶联剂及聚氨酯 间界面的形成过程。
图1 Fig . 1
未经表面处理的玻璃纤维的形貌图
M icr ography of glass fiber without surface tr eatment
关键词 : 玻纤 ; 聚氨酯 ; 界面 ; 力学性能 中图分类号 : T Q 328. 3 文献标识码: A
1
引
言
2
2. 1
实
验
硬质聚氨酯泡沫塑料由于成型工艺简单、 导热系数 低、 比强度高、 抗辐射、 耐腐蚀等优良性能, 而广泛用于包 装、 电子密封、 减震等领域中, 为了进一步提高其强度, 常 在聚氨酯体系中加入填料。采用玻纤是目前国内外较常 采用的一种增强手段, 已经有比较成熟的工艺及技术途 径, 其增强效果已有许多文献报道
处的峰为 处 的峰 为
C O
O 中 C C N
O 与
的伸缩振动, 1 535 cm 胺 II 谱带 , 1 306 cm N N C C
- 1
果见表 1。
NH 的 混 合 振 动 , 即 酰 胺 III 谱 带 , 可 以 证 明 NH 2 生成了脲基, 反应机理应为: NH N C
第 10 卷 第 2 期 2002 年 6 月
文章编号 : 1006 - 9941( 2002) 02 -0084 - 04
含
能
材
料
ENERGET IC MAT ERIAL S
Vol. 10, No. 2 June, 2002
玻纤增强聚氨酯泡沫塑料界面形成特性 及对其力学性能的影响
徐 涛
1, 2
, 王建华 , 傅
, 扫描次数为 32, 扫描范
图 4 为未加偶联剂的聚氨酯的红外谱图。由谱图 中可 知 : 2 272 cm - 1 为 N
- 1
C
O 强 的 收 缩 峰,
1 597, 3 356~ 3 405, 1 518 cm
为聚氨酯的特征峰。
86
含
能
材
料
第 10 卷
图 4 聚氨酯的红外谱 图 F ig. 4 IR spectra of polyur ethane
图 3 经表面处理 后的玻纤在 PAP I 中的形貌图 Fig. 3 M icrography of glass fiber with surface treatment in PAPI
- 1
图 2 经表面处理后的玻纤在 K H550 中的形貌图 Fig. 2 Micrography of glass fiber with surface treatment in KH550
图6 两种偶联剂处理后的压缩强度和压缩模量对比图 modulus between the tw o GF/ PU R
了表面处理, 并对相同密度的聚氨酯泡沫塑料成品进 行了力学性能测试, 两者的压缩强度增加幅度几乎一 致, 压缩模量增加量稍有不同。
参考文献 : [ 1] Cotg reave T , Shor tall J B. Failure mechanisms in reinfor ced rig id polyur ethane foam[ J] . J. Cell Plast. , 1997, 13( 4) : 240- 244. [ 2] Cotg reave T , Shortall J B. T he fracture toughness of re inforced polyurethane fo am [ J] . J. of M aterials Science, 1978, 13( 4) : 722- 730. [ 3] [ 4] 卢子兴 , 田长 津 , 谢若泽 . 硬 质聚 氨酯 泡沫塑 料压 缩 力学性能 [ J] . 材料研究学报 , 1994, 8( 5) : 452- 456. 李国忠 , 于 衍真 . 玻璃 纤维对硬 质聚氨 酯泡沫 塑料 增 强机理的 探讨 [ J] . 高 分子 材料 科 学与 工 程 , 1997, 7 ( 4) : 130- 133.
-
O + NH 2
NH
HN
C
O
说明玻纤与聚氨酯的界面是由玻纤表面的偶联剂 与聚氨酯反应, 形成了化学键结合的界面, 这种界面比 物理作用结合的界面的结合力更强, 可大大提高增强 效果。此界面形成速度与聚氨酯形成速度差不多, 因 为在图 5 谱图上也有聚氨酯的特征峰, 说明两者的反
注 : 试样的表 观密 度为 0. 5 g/ cm 3 , 玻璃 纤维 的添 加量 为 5 phr( 以聚醚计 ) 。
从表 1 可看出, 经过偶联剂表面处理后, 玻纤增强 聚氨酯泡沫塑料体系的压缩强度和压缩模量明显提高。
第2期
徐
涛等 : 玻纤增强聚氨酯泡沫塑料界面形成特性及对其力学性能的影响
87
一个有利的因素 , 但单丝玻纤增强效果优于束状玻纤。 因此 , 两种玻纤各有其优缺点 , 在低填加量的情况下表 现出相同的压缩强度 , 但在弹性形变阶段, 粘接良好的 聚氨酯处理玻纤表现出更强的抵抗弹性形变的能力。
1
强 , 张孝仪 , 周秋明
2
1
1
( 1. 中国工程物理研究院化工材料研究所 , 四川 绵阳 621900; 2. 四川大学高分子材料系 , 四川 成都 610002)
摘要 : 采用激光共聚焦扫描显微镜和红 外光谱 仪对玻 纤增强聚 氨酯泡 沫塑料 的界面 形成特 征
进行了研究。显微镜观察结果显示 : 硅烷偶联剂 550( K H550) 对玻纤 的表面处 理效果良好 , 在玻 纤 表面生成一致密的膜 , 膜的厚度和均匀度会影 响聚氨酯泡孔的形成。红外光谱仪测试结果显示 : 多 次甲基多苯基多异氰酸酯 ( PA PI) 上的异氰酸根与 KH550 中的 N H 2 发 生反应 , 生成了脲 基 , 形 成 了稳定的化学键合界面。对两种不同偶联剂处理的 GF / PU R 力学性能进行了 测试 , 在相同的成 品 密度下 , 压缩强度增加幅度几乎一致 , 压缩模量增加量稍有不同。
收稿日期 : 2002 - 01 - 04; 修回日期 : 2002 - 03 - 25 作者简介 : 徐涛 ( 1973- ) , 女 , 助 研 , 从 事含能 材料及 相关物 的 理化分析。
[ 4]
第2期
徐
涛等 : 玻纤增强聚氨酯泡沫塑料界面形成特性及对其力学性能的影响
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3
3. 1
结果与讨论
图 3 为在经表面处理 成膜后的玻纤 上滴加几滴 PAP I 后的形貌。由图可见: 在玻纤附近处已有规整的 六边形聚氨酯的典型泡孔形成, 而在有玻纤存在的地 方, 未能形成泡孔。由于未考虑玻纤与偶联剂的成膜 速率及成膜厚度 , 在显微图象中可观察到偶联剂在玻 纤上形成的膜厚度不均匀, 使 PAP I 与偶联剂及其水 解产物反应的速率及界面形成厚度不一致 , 影响了聚 氨酯泡孔形状的生成。在玻纤与聚氨酯的界面以及界 面附近通常应力集中最大 , 这可能成为复合材料过早 破坏的场所, 因此在聚合过程中, 应考虑到界面粘合力 必须足以抵抗其应力变化。成膜厚度对于玻纤的增强 效果有较大影响 , 成膜厚度不一致 , 使得应力从基材传 到增强剂的距离不同 , 容易形成应力不均或应力集中, 造成局部破坏或脱丝现象。 3. 2 偶联剂与聚氨酯形成的界面结构特征 对样品进行处理后 , 采用傅立叶红外测试仪进行 结构测试 , 其分辨率为 4 cm 围 4 000~ 400 cm - 1 。
表 1 不同偶联剂处理后 PUR 的力学性能 Table 1 Mechanic property of PUR treated by diff erent coupling agent 玻纤种类 未加玻纤 加未处理玻纤 聚氨酯处理 硅氧烷处理 压缩强度 / M Pa 16. 4 16. 1 17. 6 17. 7 压缩模量 / M Pa 316 319 344 323