本文選題：無(wú)機(jī)填料　切入點(diǎn)：聚氨酯彈性體　出處：《石家莊鐵道大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：中國(guó)高鐵飛速發(fā)展,并成功簽約部分國(guó)外項(xiàng)目,這是高鐵發(fā)展的契機(jī),因此高鐵技術(shù)的提高也是必要的。目前高速鐵路軌道的主要結(jié)構(gòu)是板式無(wú)砟軌道,為提高減震性能而填充的傳統(tǒng)材料水泥瀝青砂漿(CA砂漿),存在施工較復(fù)雜及強(qiáng)度低等問(wèn)題,但取代CA砂漿的樹(shù)脂填充材料成本較高,因此采用無(wú)機(jī)填料降低成本是目前的一項(xiàng)重要課題。本文介紹了無(wú)機(jī)粒子填充聚氨酯復(fù)合材料的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。以硬度、抗壓強(qiáng)度和熱重分析(TG)為測(cè)試方法,從10種無(wú)機(jī)填料中選擇出性能較佳的硅灰粉、炭黑和浮石。由于無(wú)機(jī)填料和有機(jī)基體之間的不相容性,以硅烷偶聯(lián)劑(KH-550)作為改性劑對(duì)硅灰粉和炭黑進(jìn)行了改性。采用紅外光譜(FT-IR)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)和TG對(duì)無(wú)機(jī)填料的改性效果進(jìn)行了評(píng)估。同時(shí)對(duì)比了無(wú)機(jī)填料改性前后加入到聚氨酯基體中,對(duì)其斷面形貌、熱穩(wěn)定性、硬度和抗壓強(qiáng)度的影響。為實(shí)現(xiàn)降低成本,進(jìn)一步提高性能的目的,還采用正交設(shè)計(jì)的方法,找到浮石、改性硅灰粉和改性炭黑同時(shí)加入到聚氨酯基體中的最佳比例。最后,向聚氨酯/多種無(wú)機(jī)填料中加入磷酸三丁酯、XP3018型消泡劑、DF8868型消泡劑和DF176型消泡劑4種消泡劑,找到能最大程度提高復(fù)合材料性能的消泡劑。本文共得出以下結(jié)論:(1)加入無(wú)機(jī)填料可以改善聚氨酯的硬度、抗壓強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性,其中加入硅灰粉、炭黑和浮石的復(fù)合材料性能較好。(2)用KH-550改性硅灰粉可以提高其在聚氨酯中的分散性,當(dāng)改性硅灰粉摻量為40%時(shí),復(fù)合材料的性能最佳。(3)用KH-550改性炭黑可以提高其在聚氨酯中的分散性,當(dāng)改性炭黑摻量為3%時(shí),復(fù)合材料的性能最佳。(4)當(dāng)改性硅灰粉、改性炭黑和浮石的配比為30:1:3時(shí),聚氨酯/多種無(wú)機(jī)填料復(fù)合材料的性能最佳。不同粒徑的填料按照一定的配比加入到復(fù)合材料后,增加了結(jié)構(gòu)的密實(shí)度,鹽堿介質(zhì)難以浸入。同時(shí)填料通過(guò)阻止裂紋擴(kuò)展或改變裂紋擴(kuò)展方向,實(shí)現(xiàn)材料性能的提升。并且更密實(shí)的無(wú)機(jī)填料網(wǎng)絡(luò),增大了對(duì)有機(jī)材料的覆蓋及對(duì)聚合物分子鏈運(yùn)動(dòng)的限制,耐熱性也得到了提升。(5)摻加DF-8868型消泡劑,由于其表面張力低,容易被液膜吸附,使液膜變薄,氣泡破裂,填料實(shí)現(xiàn)緊密堆積,進(jìn)一步提高其力學(xué)性能和耐熱性。氣泡減少,則由于氣泡破裂形成的空穴缺陷減少,鹽堿介質(zhì)不易進(jìn)入基體內(nèi)造成軟化、溶脹破壞,因此耐候性提高。
[Abstract]:The rapid development of high-speed rail in China and the successful signing of some foreign projects is an opportunity for the development of high-speed rail, so the improvement of high-speed rail technology is also necessary. At present, the main structure of high-speed railway track is slab ballastless track. In order to improve the shock absorption performance, the traditional cement asphalt mortar filled with CA mortar has some problems such as complex construction and low strength, but the cost of the resin filling material replacing CA mortar is high. Therefore, using inorganic filler to reduce cost is an important subject at present. This paper introduces the domestic and international research status of inorganic particle filled polyurethane composites. The hardness, compressive strength and thermogravimetric analysis (TG) are used as testing methods. Silica fume, carbon black and pumice were selected from 10 inorganic fillers. Due to the incompatibility between inorganic filler and organic matrix, Silica fume and carbon black were modified with silane coupling agent (KH-550). The modification effect of inorganic filler was evaluated by using FT-IRN, SEM, TEM (TEM) and TG. Before and after adding to the polyurethane matrix, In order to reduce the cost and further improve the performance, the method of orthogonal design was used to find the pumice. The best proportion of modified silica fume and modified carbon black added to polyurethane matrix at the same time. Finally, four kinds of defoamers such as TBP XP3018 type defoamer and DF176 type defoamer were added to polyurethane / various inorganic fillers. In this paper, it is concluded that the addition of inorganic filler can improve the hardness, compressive strength and thermal stability of polyurethane. The properties of composites of carbon black and pumice are better. 2) the dispersion of silica fume modified by KH-550 can be improved in polyurethane. When the content of modified silica fume is 40, When the content of modified carbon black is 3, the properties of the composite is the best. When the modified silica powder is modified, the ratio of modified carbon black to pumice is 30: 1: 3. The properties of polyurethane / inorganic filler composites are the best. The density of the structure is increased when the fillers with different particle sizes are added to the composites according to a certain proportion. It is difficult to immerse in saline-alkali medium. At the same time, the filler can improve the properties of the material by preventing crack growth or changing the direction of crack propagation, and a more dense network of inorganic fillers, The heat resistance is also improved by adding DF-8868 type defoamer. Because of its low surface tension and easy to be adsorbed by liquid membrane, the film becomes thinner and the bubble breaks. The packing can be packed tightly and further improve its mechanical properties and heat resistance. If the bubble is reduced, the hole defects formed by the bubble rupture will be reduced, and the saline-alkali medium will not easily enter the base body, resulting in softening and swelling destruction, so the weathering resistance will be improved.
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB332

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本文編號(hào)：1590480