高強高模聚乙烯醇纖維改性聚氨酯注漿材料的研究.pdf

1、聚氨酯由于其獨特的軟硬段交替排列的結構，具有耐磨性好、耐撕裂強度高、耐化學腐蝕性強等優(yōu)點，近年來在建筑、煤礦開采、醫(yī)療、航天航空等領域得到廣泛應用。但是聚氨酯熱穩(wěn)定性和阻燃性能較差，在溫度較高環(huán)境中容易產生安全隱患。本論文通過將改性前后的高強高模PVA纖維與聚氨酯復合，探索了材料改性前后對聚氨酯綜合性能的影響規(guī)律和作用機理。
　　論文通過水解和懸浮接枝共聚的方法，用兩種硅烷偶聯劑KH550和KH560，三種異氰酸酯TDI、MDI和

2、IPDI對高強高模PVA纖維進行了表面改性，研究結果顯示:KH550、KH560、TDI、MDI在添加量為理論值的15％時，接枝率達到最大，隨著改性劑的增加，接枝率呈現降低的趨勢，而IPDI的添加量對接枝率影響不大;在反應溫度為75℃時，KH550和KH560改性接枝率達到最大，在反應溫度為85℃時，TDI、MDI、IPDI改性接枝率達到最大;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纖維的表面改性對其熱分解溫度產生影響;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纖維經過改性后其疏水性得到明顯提升;XRD測試表明改性后的PVA纖維結晶衍射峰變弱，結晶度降低;DSC測試結果顯示經過改性后的PVA纖維玻璃化轉變溫度和熔融溫度升高。
　　我們將改性前后的PVA纖維與聚氨酯復合，考察了纖維長度和添加量對聚氨酯材料力學性能和熱學性能的影響。研究結果顯示:在

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

5、97MPa和18.48KJ/m2。在熱學性能方面，TGA測試分析表明，PVA纖維和聚氨酯材料復合，提高了材料的熱穩(wěn)定性，改性后的PVA纖維與聚氨酯復合效果更佳，經過KH560改性后的PVA纖維與聚氨酯復合在失重質量為30％時，材料熱分解溫度提高22℃;DMTA測試結果表明，PVA纖維與聚氨酯復合提高了材料的熱機械性能，經過MDI改性后復合材料的儲能模量最大，玻璃化轉變溫度最高，達到69.4℃，比純聚氨酯提高了14.8℃;熱空氣老化性能測