高強(qiáng)高模聚乙烯醇纖維改性聚氨酯注漿材料的研究.pdf

1、聚氨酯由于其獨(dú)特的軟硬段交替排列的結(jié)構(gòu)，具有耐磨性好、耐撕裂強(qiáng)度高、耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在建筑、煤礦開(kāi)采、醫(yī)療、航天航空等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是聚氨酯熱穩(wěn)定性和阻燃性能較差，在溫度較高環(huán)境中容易產(chǎn)生安全隱患。本論文通過(guò)將改性前后的高強(qiáng)高模PVA纖維與聚氨酯復(fù)合，探索了材料改性前后對(duì)聚氨酯綜合性能的影響規(guī)律和作用機(jī)理。
　　論文通過(guò)水解和懸浮接枝共聚的方法，用兩種硅烷偶聯(lián)劑KH550和KH560，三種異氰酸酯TDI、MDI和

2、IPDI對(duì)高強(qiáng)高模PVA纖維進(jìn)行了表面改性，研究結(jié)果顯示:KH550、KH560、TDI、MDI在添加量為理論值的15％時(shí)，接枝率達(dá)到最大，隨著改性劑的增加，接枝率呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，而IPDI的添加量對(duì)接枝率影響不大;在反應(yīng)溫度為75℃時(shí)，KH550和KH560改性接枝率達(dá)到最大，在反應(yīng)溫度為85℃時(shí)，TDI、MDI、IPDI改性接枝率達(dá)到最大;TDI、MDI、IPDI在辛酸亞錫催化作用下接枝率更高。紅外光譜分析表明5種改性劑全部成功接枝

3、到PVA纖維表面;熱重分析表明PVA纖維的表面改性對(duì)其熱分解溫度產(chǎn)生影響;掃面電鏡照片顯示改性后的PVA纖維表面變得更為粗糙;接觸角分析表面PVA纖維經(jīng)過(guò)改性后其疏水性得到明顯提升;XRD測(cè)試表明改性后的PVA纖維結(jié)晶衍射峰變?nèi)?，結(jié)晶度降低;DSC測(cè)試結(jié)果顯示經(jīng)過(guò)改性后的PVA纖維玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔融溫度升高。
　　我們將改性前后的PVA纖維與聚氨酯復(fù)合，考察了纖維長(zhǎng)度和添加量對(duì)聚氨酯材料力學(xué)性能和熱學(xué)性能的影響。研究結(jié)果顯示:在

4、力學(xué)性能方面，未改性的PVA纖維會(huì)在一定程度上降低聚氨酯材料的力學(xué)性能，且隨著纖維含量的增加，聚氨酯材料的力學(xué)性能呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)KH550、KH560、TDI、MDI和IPDI改性后的PVA纖維，與聚氨酯復(fù)合后明顯提高了材料的力學(xué)性能，在纖維添加量為0.10％時(shí)，材料的拉伸強(qiáng)度最大，粘接強(qiáng)度提升明顯，其中經(jīng)過(guò)MDI改性后的PVA纖維與聚氨酯復(fù)合后材料的綜合力學(xué)性能最好，材料拉伸強(qiáng)度、粘接強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度分別為54.47MPa、7.

5、97MPa和18.48KJ/m2。在熱學(xué)性能方面，TGA測(cè)試分析表明，PVA纖維和聚氨酯材料復(fù)合，提高了材料的熱穩(wěn)定性，改性后的PVA纖維與聚氨酯復(fù)合效果更佳，經(jīng)過(guò)KH560改性后的PVA纖維與聚氨酯復(fù)合在失重質(zhì)量為30％時(shí)，材料熱分解溫度提高22℃;DMTA測(cè)試結(jié)果表明，PVA纖維與聚氨酯復(fù)合提高了材料的熱機(jī)械性能，經(jīng)過(guò)MDI改性后復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量最大，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度最高，達(dá)到69.4℃，比純聚氨酯提高了14.8℃;熱空氣老化性能測(cè)