【摘要】：聚氨酯具有優(yōu)異的耐磨性,但其抗壓強(qiáng)度低,導(dǎo)熱性能差,本文通過(guò)加入石墨、銅粉填充的方法,改善聚氨酯材料的壓縮、耐熱和摩擦磨損性能,以滿足加壓泵密封材料的性能要求。本文通過(guò)預(yù)聚體法制備了澆注型石墨、銅以及石墨與銅共同增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料,并通過(guò)XRD、FTIR、SEM分析,力學(xué)性能、物理性能測(cè)試,系統(tǒng)研究了不同填料成份以及硫化時(shí)間對(duì)復(fù)合材料組織與性能的影響作用。分析了其影響機(jī)制。對(duì)于不同硫化工藝(100°C×12~20h)下的C/Cu/PU復(fù)合材料的研究表明:硫化時(shí)間對(duì)C/Cu/PU復(fù)合材料的結(jié)晶度影響較大,硫化12小時(shí)聚氨酯的結(jié)晶度最大,隨后硫化時(shí)間增加復(fù)合材料的結(jié)晶度下降,并趨于平緩。C/Cu/PU復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、彈性模量隨硫化時(shí)間增加呈下降的趨勢(shì);并且材料的塑性,如延伸率、永久變形量等在硫化12小時(shí)時(shí)達(dá)到最大。C/Cu/PU復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能在100°C×12h硫化后達(dá)到最佳。C/Cu/PU復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)在硫化12小時(shí)時(shí)導(dǎo)熱性最好。所以硫化時(shí)間為12小時(shí)時(shí),同時(shí)使各性能達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。對(duì)相同工藝制備的不同組份(純聚氨酯(PU)、石墨/聚氨酯(C/PU)、銅/聚氨酯(Cu/PU)、石墨/銅/聚氨酯(C/Cu/PU))材料的研究表明:1、復(fù)合材料組織均勻,石墨、銅顆粒填料分散均勻,未破壞基體聚氨酯的官能團(tuán),基體與填料之間并未發(fā)生反應(yīng)生成新物質(zhì),但填料的加入影響了PU軟段與硬段的結(jié)合的作用力。2、單獨(dú)加入Cu、C的復(fù)合材料比純PU導(dǎo)熱系數(shù)提高將近1倍,而C/Cu/PU復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)提高近3倍,達(dá)到0.7593±0.023 W/mk。除Cu/PU復(fù)合材料以外,C/PU、C/Cu/PU復(fù)合材料的硬度相比于純PU都有一定程度的增加,其C/Cu/PU復(fù)合材料邵氏硬度最高為95.5±0.79 A。銅的加入,提高了PU的熱穩(wěn)定性。3、隨著填料的加入拉伸強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。四種材料的拉伸斷裂機(jī)理都為韌性斷裂。C/PU和C/Cu/PU復(fù)合材料的壓縮剛度較純PU有明顯的提高,而Cu/PU的壓縮剛度下降。4、在所研究的四種材料中,C/Cu/PU復(fù)合材料的摩擦系數(shù)最低為0.022。石墨的添加能降低PU的摩擦系數(shù)。PU材料的磨損機(jī)理為疲勞與黏著磨損;復(fù)合材料的磨損機(jī)理為黏著磨損與磨粒磨損。
【圖文】：

聚氨酯(PU)因具有多方面優(yōu)良性能如耐磨、耐疲勞、高阻尼性能及抗沖擊性能從而獲得了廣泛的研究與關(guān)注，成為當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的聚合物材料之一[14]。但傳統(tǒng)的聚氨酯在工程應(yīng)用存在因外部振動(dòng)及環(huán)境變化所引發(fā)的材料力學(xué)性能及阻尼性能的衰減，以及耐熱性不佳、機(jī)械性能偏低、易老化等弊端[15]，故其應(yīng)用受到了一定限制。為了克服聚氨酯的這一缺陷，研究者們通過(guò)物理改性或化學(xué)改性的方法，向聚氨酯中加入各類填料，從而制得性能優(yōu)良的聚氨酯基復(fù)合材料。為了提高了聚氨酯彈性體(Polyurethane elastomer，簡(jiǎn)稱 PUR)在侵蝕條件下的耐磨性，Zhou R 等[16]采用 PU 預(yù)聚體與硅烷偶聯(lián)劑處理的 Al2O3(180 目)制備了聚氨酯復(fù)合材料，其工藝流程為圖 1.1。測(cè)試了在 Al2O3含量不同的情況下，所制備材料的拉伸、硬度以及摩擦磨損性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率隨著 Al2O3顆粒含量增加而降低，而硬度在該過(guò)程中卻逐漸增加。如圖 1.2 所示，隨著填料含量增加，相對(duì)磨損率先增加后減少。也就是在一定含量之前，加入 Al2O3顆粒能提高聚氨酯彈性體的耐磨性[16]。

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 5%滑石)下降。同時(shí)還研究了聚氨酯復(fù)合材料的原始表面和磨損表面的tact angle，簡(jiǎn)稱 CA)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明摩擦后磨損表面的接觸角增大。此 MRH-3 高速環(huán)塊磨損試驗(yàn)臺(tái)上以干滑動(dòng)和水潤(rùn)滑的不同滑動(dòng)速度和負(fù)擦和磨損進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，滑石的引入極大提高了聚氨摩擦學(xué)性能。具體而言，，隨著滑石粉的增加，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)(Coef，簡(jiǎn)稱 COF)增加。掃描電子顯微鏡(Scanning electron microscope，簡(jiǎn)稱，在給定的載荷和滑動(dòng)速度下，滑石填充的 PU 復(fù)合材料的磨損表面比
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB33

【參考文獻(xiàn)】

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3 張嵐;碳納米管/聚氨酯復(fù)合材料制備的研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2654813