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聚酯纤维布增强聚氨酯复合材料的制备及性能研究

作　者: 陆倩淑
导　师: 杨振国
学　校: 复旦大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 纤维布增强复合材料制备拉伸性能热性能摩擦磨损性能
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

聚合物基复合材料由于其独特的性能,如力学、摩擦学以及电、热、光学性能等,已被广大学者广泛的研究。由于纤维布结构的复杂性,以聚合物为基体、连续纤维布作为增强体制备的织物增强复合材料,不仅具有聚合物材料优异的润滑及延展性,还具有纤维布材料的高比强度、高耐磨性和高耐热性等优点。聚氨酯类材料具有优异的弹性、韧性及工艺性能,但是其耐磨性能始终不尽如人意。本论文针对性地使用聚酯纤维布对聚氨酯材料进行增强,以改进其热学、力学性能,并显著提高材料的摩擦学性能。论文首先对聚氨酯基体配方进行了研究,并分别制备了基体配方不同的聚酯纤维布增强聚氨酯复合材料。其次,本论文选用了微米级固体润滑剂与纳米级的无机填料分别填充改性聚合物基体,制备了填料改性复合材料,并对其热稳定性、拉伸性能以及摩擦磨损性能进行了表征。除了对于材料宏观性质的表征,本论文通过扫描电子显微镜、光学显微镜以及FT-IR等测试方法对材料的微观形貌以及填料改性后材料化学结构的变化进行了深入的探讨。具体的研究结果如下：1)随着聚氨酯组成中交联基团-NCO-含量的增加,材料的热学性能逐渐下降,但是其拉伸、硬度以及耐磨性均显著提高。2)当使用微米级二硫化钼(MoS2)粒子对聚氨酯基体进行改性时,材料的热学性能也随MoS2粒子含量的上升有所下降。但是,由于MoS2自身的片层分子结构以及四周的极性原子,材料的拉伸性能以及摩擦磨损性能均有不同程度的改善。3)当使用纳米氧化铝(Al203)对材料进行改性时,材料的拉伸性能稍有改善,但是没有MoS2粒子对拉伸性能改善的效果好。对于摩擦磨损性能来说,在干摩擦的情况下,团聚后的纳米Al203粒子充当磨粒,加重摩擦磨损；在润滑油存在的条件下,纳米Al203粒子增强材料则体现了其出众的摩擦性能,这是由于高表面能的纳米粒子与润滑油共同形成刚性的保护膜,保护了材料的摩擦表面。4)在以上研究结果的支持下,本论文深入探讨了不同应用情况下材料的最优化配置：-NCO-基团含量较少的聚酯纤维布增强聚氨酯复合材料的热性能相对较为稳定；添加微米级MoS2粒子改性的聚酯纤维布增强聚氨酯复合材料具有较为优异的拉伸性能与干摩擦性能,但是其热性能稍有下降；在油润滑条件下,添加纳米Al203进行改性的聚酯纤维布增强聚氨酯复合材料的摩擦磨损性能最佳。5)聚酯纤维布增强聚氨酯复合材料在不同载荷方向下所表现出来的拉伸及摩擦磨损性能也不尽相同。载荷沿轴向传递时,聚酯纤维布增强聚氨酯复合材料的拉伸及摩擦磨损性能优于载荷沿非轴向传递的材料；而载荷沿经向传递的材料,其拉伸性能也优于载荷沿纬向传递的材料。

聚酯纤维布增强聚氨酯复合材料的制备及性能研究

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