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玻纤增强聚氨酯泡沫塑料的界面表征研究

徐涛  
【摘要】: 本论文以不同偶联剂处理的玻璃纤维增强聚氨酯硬质泡沫塑料系列为研究对象,利用多种分析表征手段,如激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)、扫描电子显微镜(SEM)、富立叶红外检测光谱(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、接触角测试仪、动态热机械仪(DMA)、光电子能谱仪(XPS)考察了玻纤与偶联剂、偶联剂与聚氨酯泡沫塑料间的界面形成过程、界面形貌、界面作用及作用机理,对界面形成的影响因素,界面作用参数,并结合界面表征结果,通过对所制成的一系列玻纤增强聚氨酯泡沫塑料力学性能的测试和对比,探讨了结构与性能的关系。 通过研究可获得以下结论:1)经过表面处理后,玻纤可有效地分散于聚氨酯基材中,而未经过偶联剂表面处理的玻纤在聚氨酯基材中呈束状分布;偶联剂在玻纤上的成膜厚度约为1μm;经过偶联剂表面处理后,玻纤增强聚氨酯泡沫塑料体系的压缩强度、压缩模量、拉伸强度有了提高。但是玻纤的存在使聚氨酯的单位体积泡孔数明显减少,说明玻纤的加入影响了成品泡孔数的生成;2)PAPI上的异氰酸根与KH550中的NH_2—发生反应,生成了脲基,形成了稳定的化学键合界面,而玻纤表面与偶联剂发生化学作用,生成以Si-O键结合的稳定化学界面;经过聚氨酯类偶联剂处理后的玻纤表面的N元素含量随表面深度的增加呈梯度降低,N元素在玻纤表面的深度在1500—3000之间;3)成品密度在0.3g/cm~3时,玻纤与聚氨酯基材的界面结合情况最好,有效接触面积最大,计算出的界面作用参数达到2.50;力学性能测试结果也表明成品密度在0.3g/cm~3时,玻纤对聚氨酯增强后的压缩强度和冲击强度提高率大于低密度和高密度的情况。4)Al51、KH560和KH550用于玻纤表面处理时,可有效地在玻纤上涂覆,而TC-2则不能很好的达到表面处理的效果;偶联剂浓度在1.0%时,表面处理效果最好,能形成稳定的化学界面。


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