聚氨酯复合材料
低密度长玻纤增强聚氨酯复合材料的力学性能
２４ 工程塑料应用 ２０１１年，第３９卷，第２期
低密度长玻纤增强聚氨酯复合材料的力学性能
张蔚 陈 丰 ， 孙 宇 曹春平
（Ｉ．南京理工大学机械工程学院，南京２１００９４； ２．安徽科技学院工学院，蚌埠２３３ １００）
摘要介绍了低密度长玻纤增强反应注射成型聚氨酯复合材料的制备３－艺，研究了玻纤含量和模具温度对复 合材料的拉伸性能、弯曲性能和冲击性能的影响。结果表明，当玻纤质量分数为３０％、模具温度为５０％时，复合材料 表现出优良的力学性能，这一结果在实际生产中也得到了验证．． 关键词 玻璃纤维 复合材料反应注射成型 聚氨酯
低密度长纤维增强反应注射成型聚氨酯 （ＬＤＲＲＩＭ—ＰＵＲ）是一种较新型的纤维复合高分子材
料。与以往其他增强复合材料相比，Ｌ１）ＲＲＩＭ—ＰＵＲ
的密度明显降低。这种密度较低的ＬＤＲＲＩＭ—ＰＵＲ 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¨ 。ＬＤＲＲＩＭ—ＰＵＲ
的增强材料一般选用常见的玻纤。玻纤有长纤维与
短纤维之分，短纤维增强复合材料中纤维长度约为
０．２～０．４ ｌｔｌｍ，而长纤维增强复合材料中的纤维长 度达到ｒ ｌ５～５０ ｍｍ。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、抗疲劳性能均有所提高；
类似骨架的纤维结构增强了材料的冲击强度，外观 翘曲性低，在高温、高湿环境下仍能保持良好的力学
性能 。 从微观结构和增强机理上看，长纤维增强复合
材料的增强效果、冲击性能、热变形温度都应优于短 纤维增强复合材料。界面强度相当的增强体系，纤
维长度越长，纤维与树脂的界面粘结力就应越大，树
脂所受的负荷就能更好地传递给纤维，因此复合材 料的强度也就会得到有效提高。
由于长纤维增强复合材料的成型方法受到工艺
条件的限制，目前国内对其研究较少。然而，从工程
应用的角度来看，长纤维增强复合材料有着更广阔 的应用前景，也代表了复合材料领域一个新方向。
“聚氨酯”及“复合材料”充填轮胎项目落户高新区
２８
在１９４８年，人造纤维的生产提高了耐热棉花胎芯
织物的发展，占当时市场７５茗的股份。 １９４８年出现了尼龙胎芯织物，直到１９５９年 才和人造纤维竞争。尼龙终于在１９６０年价格方面
取得了竞争优势并开始主导市场。１９６２年，一种
新的聚酯胎芯织物首次面世。二十世纪七十年代
钢丝胎芯模式引领并席卷了欧洲市场，二十世纪
八十年代的美国也出现了这种现象。１ ｇ７ ２年， Ｄｕｐｏｎｔ发明了被成为Ｋｅｖｌａｒ的聚酰胺纤维，其
耐用性要比钢丝纤维高五倍，并具有良好的三维 立体稳定性，但是这种材料非常贵，只限于为特殊
民用车使用。
因此，材料和生产技术的发展，加上随之而
来的机动车性能的提高，为人将注意力集中到轮
胎机动性能，提供了舞台。为了平衡车与路之间的
发展，民用车轮胎的设计重点已经转为提高速度、 更好的控制和安全性。新经济条件下，高性能的轮
胎仍然在迅速发展。与汽车一样，轮胎在高宽比
以及超高驾驶速度方面，都展现有了长足的发展。
＜中国橡胶助剂网＞
日本科研人员发明出
跟橡胶类似的０ＬＥＤ
东京大学的研究人员开发了一种新型的ＯＬＥＤ
显示屏，可以拉伸以及变形——跟橡胶一样。他
们现场演示了将一个显示屏变形为一个“人脸”形 状，显示屏的一面显示不断的表情变化，而另一
面显示着气象数据。 此新型的ＯＬＥＤ（有机发光二极管）在表面喷
涂了一层利用碳纳米管技术制作的氟橡胶，使其
产生弹性，成为导电材料。 目前制造出来的原型产品为１Ｏ０平方厘米，
可以显示２５６单色像素。科研人员称，即使将其
折叠一千遍，它的显示效果也不会发生变化，目 前正在努力使其显示更高的分辨率以及更多的颜
色。在未来，显示器可以是各种形状。
《中国橡胶助剂网）
“聚氨酯＂及“复合材料”充填轮
胎项目落户高新区
由咸阳黄河轮胎橡胶有限公司投资４０００万
元的“聚氨酯”及“复合材料”充填轮胎生产项目， ５月１１日在高新区开工建设，市委常委、统战部
《水性聚氨酯-石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及性能研究》
《水性聚氨酯-石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及性能研究》篇一
水性聚氨酯-石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及性能研究一、引言
随着新材料科技的发展，复合材料因其独特的物理和化学性质，在众多领域中得到了广泛的应用。其中，水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料因其优异的机械性能、电性能以及良好的加工性能，备受关注。本文将重点研究该复合材料的制备方法及性能特点。
二、水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料的制备
1. 材料选择与准备
首先，我们需要选择合适的水性聚氨酯、石墨烯和碳纳米管。其中，水性聚氨酯具有优良的粘附性和机械性能；石墨烯具有优异的导电性和力学性能；碳纳米管则具有优异的导电性、热稳定性和机械强度。
2. 制备过程
（1）将石墨烯和碳纳米管进行预处理，以提高其在水性聚氨酯中的分散性和相容性。
（2）将预处理后的石墨烯和碳纳米管按照一定比例加入到水性聚氨酯中，进行机械搅拌。 （3）搅拌过程中，控制温度和搅拌速度，使水性聚氨酯、石墨烯和碳纳米管充分混合，形成均匀的复合材料。
（4）将制备好的复合材料进行干燥、固化等后处理，以提高其性能稳定性。
三、性能研究
1. 机械性能
通过拉伸试验，我们发现水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料具有优异的机械性能。其中，石墨烯和碳纳米管的加入显著提高了复合材料的拉伸强度和韧性。随着石墨烯和碳纳米管比例的增加，复合材料的机械性能呈现先增后减的趋势。
2. 电性能
由于石墨烯和碳纳米管具有优异的导电性能，水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料也表现出良好的导电性能。在特定比例下，该复合材料具有较低的电阻率，且其电导率随温度变化较小，显示出良好的温度稳定性。
3. 热稳定性
通过热重分析（TGA）实验，我们发现该复合材料具有较高的热稳定性。石墨烯和碳纳米管的加入有效提高了复合材料的热分解温度，使该材料在高温环境下仍能保持良好的性能。
四、结论
本文成功制备了水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料，并对其性能进行了深入研究。实验结果表明，该复合材料具有优异的机械性能、电性能和热稳定性。其中，石墨烯和碳纳米管的加入显著提高了复合材料的各项性能指标。因此，该复合材料在涂料、胶粘剂、导电材料等领域具有广阔的应用前景。
聚氨酯／碳纳米管复合材料在涂料中的研究进展
—■ Ｃｏａｔ－ｎａｓ
１．１物理共混法 Ｋｕａｎ￣ 也采用离子键和共价键两种方式将聚氯酯
物理共混法制备ＰＵ／ＣＮＴｓ复合材料是指在不破坏ＣＮＴｓ 预聚物接枝到碳纳米管表面。将酸处理后表面有一定量羟 结构的前提下，依靠物理作用直接实现ＣＮＴｓ和ＰＵ的混合， 基的碳纳米管与乙二胺反映，利用接枝上的氨基的活泼氢
它是最简单、常见的方法，可以通过溶液、乳液、熔融等 与端异氰酸根聚氯酯预聚体共价结合，或者利用氨基与聚
方法来进行，物理共混可以通过机械搅拌等外力来实现， 还可通过超声波振荡辅助ＣＮＴｓ：在ＰＵ基体中的分散。共混前
通常需对ＣＮＴｓ进：行表面改性，以提高ＥＮＴｓ与ＰＵ基体的相容
性。
Ｈａ等” 先￣ＣＮＴｓ超声处理并分散于溶剂四氢呋喃（ＴＨＦ）
中，再与ＰＵ的ＴＨＦ／＾ｃ 一二甲基甲酰胺（ＤＭＦ）溶液混合后进行 超声分散，制备了ＰＵ／ＣＮＴｓ复合材料。当ＣＮＴｓ用量为８份时 （以１ Ｄ０份ＰＵ计），材料的弹性模量和拉伸应力分别提高了
７０．６茗和１ ７７．３茗，同时材料还具有优良的电磁吸波特性。 Ｍｏｎｄａｌ等 将溶有ＣＮＴｓ的苯胺溶液与溶有ＰＵ的ＤＭＦ溶液混
合，得到Ｐｕ／ｃＮＴｓ复合材料，用其作为复合织物涂层具有透
水性能好、抗紫外等优点。Ｓａｈｏｏ￣等 通过溶液共混法制备
了ＰＵ／ＣＮＴｓ复合材料。首先对ＣＮＴｓ进ｉ行物理包覆，在超声辅
助下将包覆了聚吡咯的ＣＮＴｓ分散在ＤＭＦ中，然后向溶液中
加入ＰＵ并在超声下持续搅拌１ ｈ，得到的复合材料的混合
溶液可直接涂覆成膜。
利用物理共混法制备复合材料的方法简单易行，碳纳
米管的体积分数和几何参数很容易控制。碳纳米管与聚氨 酯之间主要通过氢键相结合，作用较弱。未经处理的碳纳
米管的分布很不均匀并且容易发生团聚而影响材料的性
能，相比之下，处理过的碳纳米管制得的复合材料的分散
性和稳定性要好。用处理过的碳纳米管进行配制可以有效 地提高复合材料的性能，碳纳米管的量要适当，过多时容
聚氨酯复合材料的研究进展
聚氨酯复合材料的研究进展
周丰;武春雨
【摘 要】采用纳米填料制备聚合物基复合材料是改善聚氨酯耐老化性能及耐沾污性，拓展其应用领域的一种重要手段。综述了聚氨酯与蒙脱土、石墨烯、碳纳米管、纳米TiO2、高岭土等无机材料制备的复合材料的研究进展。目前，这些复合材料大多停留在实验室研究阶段，应不断改进复合材料生产工艺，降低成本，尽快实现产业化；应解决和控制复合材料制备过程中有关粒子的分散与团聚问题；采用个性定制等方法实现聚氨酯复合材料性能的多功能化等是今后的主要研究方向。%Nano filler is used to prepare polymer based composites,which can
improve the aging and stain resistance of polyurethane and extend its
application. This paper reviews the research progress of the composites
prepared by polyurethane with inorganic materials such as carbon
nanotube,graphene,kaolinite, nano titanic oxide,and montmorillonite. It
needs to improve the manufacturing process,reduce the costs to realize
the industrialization of the materials which are still in laboratory research.
In addition,the dispersion and agglomeration of the particles need to be
controlled during preparation of the composites. Customization is used to
VARTM成型聚氨酯复合材料的除湿工艺研究
・28・聚氨酯工业
POLYURETHANE INDUSTRY2020年第
35卷第
5期
2020.Vol.35 No.5
VARTM成型聚氨酯复合材料的除湿工艺研究
梁自禄 喻雄 黄明富 马倩倩 陈煌 刘海洋
（株洲时代新材料科技股份有限公司 湖南株洲412000）
摘要
：聚氨酯
（PU）复合材料在真空辅助树脂传递模塑
（VARTM）成型过程中
，微量水分与异氰
酸酯反应产生气泡，
导致复合材料力学性能下降。
该研究在一定真空压力下，
对增强体（
玻璃纤
维
）分阶段进行除湿
，然后采用真空导入聚氨酯树脂制备单向玻璃纤维增强复合材料
，研究了不同
除湿条件对PU复合材料性能的影响。
通过复合材料力学性能测试和红外光谱表征分析表明
：超
过30 C并除湿4 h可达到除湿终点
，单纯提高温度对除湿效果影响较小
，时间是影响除湿效果的
主要因素。
关键词
：聚氨酯树脂
；风电叶片
；除湿工艺
；VARTM工艺
中图分类号
：TQ 323.8 文献标识码
：A 文章编号
：1005-1902（2020）05-0028-04
风机叶片行业竞争激烈
,要求研发人员能快速
响应客户需求并持续降低成本
，同时提供更加可靠
且性能优良的产品。目前国内叶片主要采用真空辅
助树脂传递模塑
（VARTM）成型工艺制造。作为基
体材料的灌注树脂
，除了要满足设计要求的力学性
能，同时必须具有良好的工艺操作性［1-2］。与环氧
树脂相比
，用于聚氨酯
（PU）VARTM成型工艺的树
脂具有黏度低、浸润性好、放热峰低、流动性和制品
机械性能更强等优势
，固化过程从模具加热开始
，可
缩短生产成型周期
,降低叶片生产成本
，同时明显提
高了材料的拉伸性能、弯曲性能以及压缩模量。
由于聚氨酯树脂中含有大量异氰酸酯基团［3］
,
该基团对水敏感
，在聚氨酯树脂反应过程中容易受
到增强体
（玻璃纤维
）或真空灌注辅材中微量水分
影响，产生气泡,最终导致材料力学性能下降［4-11］。
因此
，灌注前对增强体和辅材进行除湿工序是聚氨
pcu是什么材料
pcu是什么材料
PCU是一种聚氨酯复合材料，全称为聚氨酯复合材料（Polyurethane Composite
Material）。PCU材料是一种高性能、多功能的材料，具有优异的物理性能和化学性能，广泛应用于航空航天、汽车、建筑、电子、医疗器械等领域。本文将从PCU材料的组成、特性和应用领域等方面进行介绍。
PCU材料由聚氨酯树脂、填料、增强材料和其他辅助材料组成。聚氨酯树脂是PCU材料的主要成分，填料可以是玻璃纤维、碳纤维、钢丝等，用于增强PCU材料的强度和刚度。辅助材料包括稳定剂、增塑剂、防老化剂等，用于改善PCU材料的加工性能和耐久性。
PCU材料具有优异的物理性能，包括高强度、高模量、耐磨损、耐腐蚀等特点。同时，PCU材料还具有良好的加工性能，可以通过注塑、挤出、压延等工艺制备成型，适用于复杂形状的制品生产。此外，PCU材料还具有优异的耐高温性能和耐低温性能，能够在-40℃至120℃的温度范围内稳定使用。
在航空航天领域，PCU材料被广泛应用于飞机结构件、航天器零部件等领域。其高强度、轻质化的特性，使得PCU材料成为替代传统金属材料的理想选择，可以降低飞机重量，提高飞行性能。在汽车领域，PCU材料被用于制造车身构件、内饰件、座椅等部件，具有减轻汽车重量、提高燃油经济性的优势。此外，PCU材料还被广泛应用于建筑领域的隔热材料、电子领域的绝缘材料、医疗器械领域的医用材料等。
总的来说，PCU材料是一种具有广泛应用前景的高性能复合材料，其优异的物理性能和化学性能，使得其在航空航天、汽车、建筑、电子、医疗器械等领域都有着重要的应用。随着科学技术的不断发展，PCU材料的研究和应用将会得到进一步推动，为各个领域的发展带来更多的可能性。
使用环氧树脂作为聚氨酯交联剂的原理环氧基团
使用环氧树脂作为聚氨酯交联剂的原理环氧基团
环氧树脂是一种广泛应用的热固性树脂，具有优异的物理性能和化学性能，广泛应用于涂料、粘接剂、复合材料、电子材料等领域。环氧树脂分子中含有活性的环氧基团，可以与多种功能基团发生反应，形成三维网络结构，具有优异的耐热性、耐化学性和机械性能。在聚氨酯材料加工中，环氧树脂常被用作交联剂，用于提高聚氨酯材料的耐热性、耐化学性和强度。
一、环氧树脂的化学结构
环氧树脂是由环氧基团（Epoxide group）构成的高分子化合物，通常是双酚A和双酚F等含有苯环的化合物，通过环氧化反应合成。环氧基团是由一个氧原子跟着两个碳原子组成的环状结构，具有高度的化学活性。环氧树脂分子中通常含有多个环氧基团，这使得环氧树脂在聚合和交联时能够形成非常稳定的三维网络结构。
二、环氧树脂作为聚氨酯交联剂的原理 1.环氧树脂的活性基团
环氧树脂分子中的环氧基团是一种活性基团，可以与多种官能团发生开环加成反应，形成稳定的环氧-醚键。聚氨酯分子中含有大量的羟基（-OH）官能团，与环氧基团发生反应后可以形成环氧醚键，从而实现两种高分子之间的交联。
2.交联剂的作用
聚氨酯是一种线性高分子化合物，具有良好的弹性和耐磨性，在一定温度下可以形成热塑性材料。但是在高温或化学腐蚀条件下，聚氨酯容易软化、变形甚至破裂，影响其使用寿命和性能。通过添加环氧树脂作为交联剂，可以将线性聚氨酯分子通过环氧-醚键与环氧树脂分子交联在一起，形成三维网络结构，从而显著提高聚氨酯材料的热稳定性和机械性能。
3.交联反应的条件
环氧树脂作为聚氨酯交联剂，需要在一定的条件下发生交联反应。一般来说，环氧树脂的交联反应需要在一定温度、时间和催化剂的作用下进行。通常情况下，需要将含有环氧树脂的混合物在一定温度下加热，以促进环氧基团与聚氨酯分子中的羟基发生反应，形成稳定的三维网络结构。
三、环氧树脂与聚氨酯交联剂的优点
1.提高材料的耐热性
拜耳材料科技展示高性能聚氨酯复合材料
上海化工 第３５卷
钝化膜上，把氧原子排挤掉，然后和钝化膜中的阳离
子结合成可溶性氯化物，结果在新露出的基底金属
的特定点上生成小蚀坑（孔径多在２０～３０ ｍ），这些
小蚀坑称为孔蚀核，亦可理解为蚀孔生成的活性中
心。氯离子的存在对不锈钢的钝态起到直接的破环
作用。在有氯离子存在的环境下，既不容易产生钝
化，也不容易维持钝化。
在局部钝化膜破坏的同时其余的保护膜保持完
好，这使得点蚀的条件得以实现和加强。根据电化学
产生机理，处于活化态的不锈钢较之钝化态的不锈
钢其电极电位要高许多，电解质溶液就满足了电化
学腐蚀的热力学条件，活化态不锈钢成为阳极，钝化
态不锈钢作为阴极。腐蚀点只涉及到一小部分金属，
其余的表面是一个大的阴极面积。在电化学反应中，
阴极反应和阳极反应是以相同速度进行的，因此集
中到阳极腐蚀点上的腐蚀速度非常显著，有明显的
穿透作用，这样形成了点腐蚀。
３氯离子存在的原因及预防对策
通过以上分析可以看出，醋酸乙酯管道孔蚀泄
漏是由氯离子引起的。
醋酸乙酯介质本身不含氯离子，那么氯离子是
怎样形成的呢？经分析，原因在于该管道施工时，试 压用的介质水中氯离子超标引起点腐蚀。据事后测
试，介质中氯离子含量达到９０×１０ ，另外一个原
因，该管道水压试验后吹扫不彻底，并放置了２个多
月才投用，期间正值夏天，天气炎热，加快了管道内
残余水的蒸发，造成管道低处水中氯离子密集，残留
的氯离子对３０４不锈钢产生了点腐蚀。投用前就已
经出现了点腐蚀坑，只是尚未穿透，在使用期间，这
些点腐蚀坑内残留的氯离子继续促进点腐蚀坑的发
展，进而在使用１个月后发生穿透而泄漏。
根据ＧＢ５０２３５—９７《工业金属管道工程施工及
验收规范》，奥氏体不锈钢管道水压试验介质为洁净
水，氯离子含量不得超过２５ Ｘ １０ 。如管道试压合格
后，暂不运行，应将水排尽，并应及时吹干及氮气保
护。
４结束语
通过对醋酸乙酯管道点腐蚀失效分析，得出：
聚氨酯复合材料
聚氨酯复合材料
聚氨酯保温板是一种具有防潮、防水性能的保温材料，其在添加阻燃剂后可成为一种难燃的自熄性材料，防火性能最高可达B1级。阻燃剂在聚氨酯保温板中的添加使得聚氨酯的生产成本大幅上涨，而且有机阻燃剂的添加更是存在着有损人体健康与污染环境的隐患；但是，如若在聚氨酯的生产过程中不添加阻燃剂，又将大大降低其防火性能，仅可成为B2级甚至是B3级的保温材料。此举势必大大缩小聚氨酯防火保温材料的应用范围，与此同时还将增加工程应用的风险，因此，依靠阻燃剂的添加而真正成为B1级防火保温材料的聚氨酯价格居高不下。
据资料显示，B1级聚氨酯保温板成本价为1800~2000元/m3，价格昂贵，增加建筑施工单位的整体成本，进而增加消费者的购房压力。若使用B2、B3级保温材料，又存在引发火灾的安全隐患。
为此，必须开发出既能高效保温、防火，又能降低现有B1级聚氨酯成本的新型保温材料来满足市场需求。
经过大量研究、实验，成功制备出生产成本约为B1级聚氨酯保温板1/2的聚氨酯复合材料，而且该材料经权威机构检测，其防火性能可达A2级；此外，这种聚氨酯复合材料还拥有良好的力学性能和防水性能。
苏州金亿得纳米节能材料科技有限公司