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聚氨酯中空纤维阻尼材料的制备工艺及性能研究

王云英  
【摘要】:本文基于中空结构对振动有着良好的缓冲性能,首次将聚氨酯(PU)制成中空纤维阻尼材料以提高其阻尼性能。主要研究了湿法纺丝制备中空纤维阻尼材料工艺及相应参数对聚氨酯系中空纤维阻尼材料的力学性能以及动态力学性能的影响。 通过控制中空纤维纺丝工艺参数,研究纺丝条件对中空纤维性能的影响,得出以下结论: (1)聚氨酯中空纤维阻尼材料可通过湿法纺丝工艺在合适条件下成功制得。 (2)随着挤出速度的增加,中空纤维的外径和壁厚也会相应的增加。 (3)在研究范围内,随着聚合物浓度的增加,中空纤维的拉伸强度和伸长率均有增大,而孔隙率则会随之减小。 (4)共混中空纤维容易纺丝,但中空纤维性能会发生变化。共混聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PSF)、聚偏氟乙烯(PVDF)后,其拉伸强度和杨氏模量都会下降,伸长率和孔隙率会上升。共混聚氯乙烯(PVC)的中空纤维,其孔隙率和伸长率会变小,而拉伸强度和杨氏模量会变好。对于添加受阻酚(AO-60)和三羟基甲烷(TMP)的8190PU/PVC中空纤维,其拉伸强度和杨氏模量会变差,而伸长率相对于变好,且经过热处理的AO-60的PVC共混体系所制备的中空纤维的性能优于添加未经过热处理的AO-60的中空纤维。 通过对聚氨酯系中空纤维阻尼材料的阻尼性能的研究,得出以下结论: (1)聚氨酯型号的影响是:8190PU中空纤维的损耗因子为0.3,小于相同条件下的8195PU的中空纤维的损耗因子为0.33,而8190PU中空纤维的储能模量比同条件下的8195PU的大。 (2)固含量对8190PU中空纤维的影响是:固含量为24%的中空纤维的阻尼性能最好,损耗因子能达到0.68。 (3)通过对比实验发现,相同条件下,中空结构的阻尼材料的损耗因子为0.68,储能模量超过3000MPa;而平板结构阻尼材料的损耗因子为0.28,储能模量小于300MPa,说明中空结构的阻尼材料性能优于平板结构的阻尼材料性能。 (4)共混组分为PAN、PSF、PVDF以及PVC的共混中空纤维,其储能模量和损耗因子都比8190PU中空纤维的低,玻璃化转变温度变化不大。 (5)添加AO-60后,能够提高8190PU/PVC体系的损耗因子、储能模量和玻璃化转变温度。热处理后AO-60比未经过热处理的AO-60提高共混体系的储能模量和玻璃化转变温度现象更为明显。TMP对8190PU/PVC体系的阻尼性能最大的影响是提高了体系的玻璃化转变温度。改性后的纳米TiO2对8190PU中空纤维损耗因子的影响不大,但对储能模量的影响较大并且能够提高体系的玻璃化转变温度。


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