论文部分内容阅读
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/EPIPN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/EPIPNs，初步考察了复合材料构成及无机填料对PU/EPIPNs阻尼等性能的影响，研究结果表明，PU/EPIPN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/EPIPNs（聚醚型）和PCL-PU/EPIPNs（聚酯型），着重研究PU结构和R值对PU/EPIPNs阻尼等性能的影响;由于分子结构不同特别是PCL-PU/EPIPN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/EPIPN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/EPIPNs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（Tg）向低温方向移动，相同组成的CO-PU/EPIPN的Tg高于线型PU与EP构成的IPN的Tg。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/EPIPN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/EPIPN为基体，系统研究了各种无机、有机改性剂对PU/EPIPNs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/EPIPN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/EPIPN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。