剪切增稠流体的制备及其改性TPU的研究

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剪切增稠流体(STF)在受到外界剪切或者振荡作用时,其粘度可以呈现骤然增加现象,在阻尼以及抗冲击领域应用广泛。热塑性聚氨酯(TPU)是一种兼具塑料的可模塑性以及橡胶弹性的热塑性弹性体,具有广阔的市场前景。能否以棒状介孔二氧化硅(SiO2)为分散相、聚乙二醇(PEG)为分散介质制备STF,通过STF的剪切增稠效应来改善TPU的阻尼性能是一个值得探讨的问题。  本文首先采用溶胶-凝胶法,以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷(PEO-PPO-PEO,P123)三嵌段共聚物为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源物质,合成了长径比不同的棒状介孔SiO2,并对其表面形貌和孔道结构进行了表征。然后将棒状介孔 SiO2均匀分散于PEG400中制得STF,研究了STF的稳态和动态流变行为。最后,将STF与TPU熔融共混制备了STF改性TPU,并对其力学性能、流变性能和动态力学性能进行了表征。  研究结果表明:在35、40、45、50℃的合成温度下可得到长径比分别为7∶2、7∶1、10∶1和12.5∶1的棒状介孔SiO2,内部介孔的孔径约为3~5nm;由长径比为10∶1的棒状介孔SiO2制备的STF,其剪切粘度的增幅可达到24.5倍;由长径比为7∶1的棒状介孔SiO2制备的STF,其复数粘度的增幅可达到286.2倍;当STF的添加量为10%时,改性TPU具有最佳的阻尼性能,其损耗角正切值可达到纯TPU的2.7倍。
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