為獲得低成本且機(jī)械性能優(yōu)良的礦用聚氨酯加固材料,采用3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）偶聯(lián)劑對粉煤灰（FA）進(jìn)行改性,并將改性FA與聚氨酯（PU）復(fù)合,制備出PU/FA復(fù)合加固材料。不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)GPTMS改性PU/FA復(fù)合加固材料的抗壓強(qiáng)度測試結(jié)果表明,其最佳改性質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%。系統(tǒng)研究了復(fù)合材料固化過程中GPTMS改性對PU/FA加固材料的斷裂、彎曲和粘結(jié)性能的影響,發(fā)現(xiàn)經(jīng)改性后的PU/FA復(fù)合材料的斷裂韌度提高了10.1%,最大彎曲強(qiáng)度提高了8.8%,粘結(jié)強(qiáng)度提高了19.3%。采用掃描電子顯微鏡對復(fù)合材料的微觀形貌進(jìn)行分析,結(jié)果表明GPTMS偶聯(lián)劑可以改善PU/FA復(fù)合材料的機(jī)械性能。 

【文章來源】：礦業(yè)安全與環(huán)保. 2020,47(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

GPTMS改性FA流程

將上述A、B雙組分快速混合并在600 r/min下勻化30 s,PU/FA復(fù)合材料制備流程如圖2所示。之后分別倒入均勻涂抹硅油的模具中固化1 h，待固化完全后脫模取出，并放置在(23±1)℃的干燥密閉環(huán)境中分別固化1、3、7、14、28 d，隨后，對其進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試。同樣，按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求將澆鑄的矩形和三點(diǎn)彎曲測試試樣及粘結(jié)測試試樣放置在(23±1)℃的干燥密閉環(huán)境中分別固化1、3、7、14、28 d。分別用于斷裂韌性測試、三點(diǎn)彎曲測試、動態(tài)力學(xué)分析和粘結(jié)性能測試。1.3 分析與表征

煤巖體加固材料的機(jī)械強(qiáng)度主要體現(xiàn)在抗壓強(qiáng)度上[15]。由不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的GPTMS改性FA所制備的PU/FA復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度如圖3所示。由圖3可見，隨著GPTMS質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0增加至3.5%,PU/FA復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)出先逐漸增加后降低的趨勢;當(dāng)GPTMS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%時(shí)，PU/FA試樣抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值45.0 MPa，相對于未改性前提高了25.0%。這可以解釋為當(dāng)GPTMS分子接觸FA表面時(shí)，其一端通過自身水解、脫水縮合等化學(xué)反應(yīng)與FA表面羥基形成化學(xué)鍵;分子另一端同時(shí)與PU基體牢牢結(jié)合，從而較好地促進(jìn)兩相之間形成比較牢固的界面層，F(xiàn)A由單純分散在PU內(nèi)部向二者緊密交聯(lián)轉(zhuǎn)變，無機(jī)填料的特性得以充分發(fā)揮，從而增強(qiáng)了PU/FA試樣的承壓能力[16]。然而，當(dāng)GPTMS質(zhì)量分?jǐn)?shù)由2.5%增至3.5%時(shí)，樣品抗壓強(qiáng)度有所降低，這主要是由于GPTMS過量所致。一方面，過量的GPTMS導(dǎo)致其分子與分子間經(jīng)過不斷水解及縮合而在FA表面形成硅醇分子，這些硅醇分子一定程度上降低了PU基質(zhì)與GPTMS分子間的交聯(lián)密度;另一方面，采用過量的GPTMS處理無機(jī)填料FA，不僅會使得二者界面形成易發(fā)生黏著破壞的厚硅烷層，降低界面結(jié)合;同時(shí)，過量的GPTMS分子易發(fā)生自聚反應(yīng)，降低了改性FA與PU基質(zhì)的反應(yīng)性[17]。由此可見，兩個(gè)方面均對PU/FA材料抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生負(fù)面影響，當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的GPTMS時(shí)，PU/FA復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度有所下降。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3526429