聚氨酯/环氧树脂 IPN 复合材料的制备及其阻尼性能研究

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题名	聚氨酯/环氧树脂 IPN 复合材料的制备及其阻尼性能研究
作者	陈守兵
学位类别	理学博士
答辩日期	2012-05-22
授予单位	中国科学院研究生院
导师	王齐华 ; 王廷梅
关键词	聚氨酯/环氧树脂IPN结构无机填料液体橡胶阻尼性能力学性能 PU/EP IPNs Inorganic fillers Liquid rubber Damping properties Mechanical properties
学位专业	物理化学
中文摘要	聚合物互穿网络结构（IPNs）是一类新型的功能复合材料，因其具有粘弹性、宽的玻璃化温度转变区域、优异的力学及热稳定性能等被广泛应用于阻尼材料，是国内外材料的研究热点之一。本论文以聚氨酯（PU）和环氧树脂（EP）构成的 IPNs为研究对象，制备并主要研究了其阻尼性能，系统考察了不同类型、不同结构的 PU对形成的 PU/EP IPN 复合材料的结构、阻尼性能及力学性能等的影响，系统考察了不同类型的无机填料、有机改性剂等对复合材料阻尼性能、力学性能等的影响，得到了以下主要结论： 1. 研究了基于一种商业化的甲苯二异氰酸酯（TDI）醚类液态 PU 预聚体和 EP的PU/EP IPNs，初步考察了复合材料构成及无机填料对 PU/EP IPNs 阻尼等性能的影响，研究结果表明，PU/EP IPN 复合材料的阻尼性能提高，利用碳纤维、空心玻璃微珠及纳米SiO2填充后，可以进一步提高复合材料的阻尼性能、拉伸强度等。 2. 研制了基于不同结构类型的聚四氢呋喃二元醇（PTMG），聚己二酸乙二醇酯二元醇（PEA），聚已内酯二元醇（PCL）以及蓖麻油（CO）的PU和不同异氰酸酯指数（R）的PU，研究了它们的阻尼性能。以此为基础制备了线型的PTMG-PU/EP IPNs（聚醚型）和PCL-PU/EP IPNs（聚酯型），着重研究 PU结构和 R值对PU/EP IPNs阻尼等性能的影响；由于分子结构不同特别是 PCL-PU/EP IPN 复合材料中的氢键较强使其内部摩擦较大易于能量的散逸，因此PCL-PU/EP IPN 复合材料具有更好的阻尼性能和力学性能。 3. 考察了交联型 CO-PU/EP IPNs 的结构、阻尼性能、力学性能、热分解性能等与其组成的关系。研究结果表明随着 CO-PU含量的增加，阻尼温域增宽并且玻璃化转变温度（T_g）向低温方向移动，相同组成的 CO-PU/EP IPN 的 T_g高于线型 PU 与EP 构成的 IPN的 T_g。在热稳定性方面，复合材料的热分解温度提高。在力学性能方面，拉伸强度增加，当 CO-PU的含量为 5%时，CO-PU/EP IPN 复合材料的冲击强度升高且达到最大值，随后随着 CO-PU含量的增加而下降。 4. 以基于“绿色”原料的 CO-PU/EP IPN 为基体，系统研究了各种无机、有机改性剂对PU/EP IPNs 性能的影响。分别选取晶须，片状填料，纳米填料以及液体橡胶对复合材料进行改性。阻尼材料可以通过材料内部能量的消耗速度来评价，而聚合物内部能量的消耗速度是聚合物内部摩擦的度量，当加入改性剂以后，复合材料中除了原来单纯的聚合物分子链之间的摩擦，又增加了改性剂与聚合物基体之间、改性剂本身之间的摩擦，可以进一步提高复合材料的阻尼性能。阻尼性能的提高程度与改性剂本身的比表面积、在材料中的分布情况以及改性剂与基体之间的界面密切相关。复合材料内部摩擦越剧烈，复合材料的阻尼性能越好。改性剂对 PU/EP IPN复合材料的热稳定性、力学性能等也有重要影响，有机橡胶的加入还可以大幅度提高复合材料的摩擦学性能。PU/EP IPN复合材料具有优异的综合性能，在减振抗震的工程结构材料中有望得到广泛的应用。
公开日期	2013-04-02
内容类型	学位论文
源URL	[http://210.77.64.217/handle/362003/2872]
专题	兰州化学物理研究所_先进润滑与防护材料研究发展中心
推荐引用方式 GB/T 7714	陈守兵. 聚氨酯/环氧树脂 IPN 复合材料的制备及其阻尼性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2012.