OMMT-Al2O3/PUE复合材料的制备及力学性能研究
Study on Preparation and Mechanical Properties of OMMT-Al2O3/PUE Composite
聚氨酯弹性体(PUE)是一种综合性能优异的热塑性材料,可被应用于航空、船舶、铁路、工业、民用等诸多领域,但因其存在内耗大,耐热性、耐溶剂性、机械性能、阻尼性能差等缺点限制了其更广泛的应用.PUE的性能除了受自身结构影响,还与加入的填料有关,而加入无机粒子可使聚氨酯弹性体的综合性能得到改善,因此深入研究PUE的性能与填料的种类及用量间的关系对材料的开发和使用具有重大意义.本文以十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)为改性剂,通过离子交换法改性钠基蒙脱土(MMT)得有机蒙脱土(OMMT);以硅烷偶联剂KH-550为改性剂,通过水解法改性氧化铝(α-Al2O3)得到KH-Al2O3;以聚丙二醇(PPG),4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为原料,1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂,采用预聚体法将OMMT及KH550-Al2O3掺杂到PUE预聚体中,制备了OMMT/PUE、KH550-Al2O3/PUE及OMMT-Al2O3/PUE复合材料.采用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和马弗炉对无机粒子、复合材料的微观结构、无机粒子在PUE基体中的分散情况以及蒙脱土层间距变化进行研究;采用静态力学测试和动态力学测试对复合材料的拉伸强度、扯断伸长率、断裂拉伸强度、储能模量和损耗因子进行测试和分析.结果表明:单组分OMMT或KH550-Al2O3加量为3 wt%时在PUE基体中的分散性最好,其中OMMT/PUE复合材料的综合力学性能强于KH550-Al2O3/PUE;当OMMT与KH550-Al2O3的质量比为1:1时,且添加量为3 wt%的OMMT-Al2O3/PUE复合材料的拉伸强度、扯断伸长率及断裂拉伸强度均优于OMMT/PUE和KH550-Al2O3/PUE复合材料,分别为21.82 MPa、668%和19.98 MPa,比PUE基体提高了34%、25%和32%,相比于OMMT/PUE复合材料分别提高4.9%、2.5%和1.7%,静态力学性能得到明显改善;当PUE基体中无机粒子的添加量均为3 wt%时,OMMT-Al2O3/PUE复合材料的储能模量和损耗因子最大,分别为2.69*109 Pa和1.191,比OMMT/PUE复合材料分别提高10.25%和3.75%,综合力学性能优异.
- 作者：
- 岳春艳
- 学位授予单位：
- 哈尔滨理工大学
- 专业名称：
- 材料学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2019年
- 导师姓名：
- 陈宇飞
- 中图分类号：
- TB33
- 关键词：
- 聚氨酯弹性体；4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯；蒙脱土；氧化铝；力学性能
- polyurethane elastomer; 4,4'-diphenylmethane diisocyanate; montmorillonite; alumina; mechanical properties;