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1、第1期贺建芸等1玻璃短纤维2热塑性聚氨酯复合材料的性能研究3玻璃短纤维2热塑性聚氨酯复合材料的性能研究贺建芸张立群程源(北京化工大学100029)摘要研究了玻璃短纤维2热塑性聚氨酯复合材料中短纤维用量对应力2应变曲线、拉伸强度和撕裂强度的影响。试验结果表明,随着复合材料中短纤维用量的增大,复合材料的刚性明显提高、应力2应变曲线从典型的粘弹性曲线变为弹性特性曲线、拉伸强度增大(短纤维用量超过11份),横向撕裂强度远低于纵向撕裂强度。关键词玻璃短纤维,热塑性聚氨酯,复合材料,力学性能热塑性聚氨酯弹性体具有较高的强度、弹联剂预处理,北京长
2、城玻璃纤维厂产品。热塑性和扯断伸长率。若加入玻璃短纤维制成复合性聚氨酯,聚酯型聚氨酯,邵尔A型硬度为85材料,就可将热塑性聚氨酯的高弹性与玻璃纤～90度,天津聚氨酯塑料制品厂产品。维的高刚性有机地结合起来,使复合材料不仅112基本配方保持一定的弹性,而且显著提高模量,并可使复基本配方为:热塑性聚氨酯100;硬脂酸合材料制品具有高强度、高模量、耐高温、耐撕015;玻璃短纤维用量分别为0,11,25,43和裂等特性。更重要的是,可采用传统的注射、挤67份。出和压延等方法加工成型。113加工工艺及性能测试近几年来,国内外对短纤维2热塑性聚
3、氨酯在SK2160B双辊炼塑机上塑炼、混炼,辊复合材料进行了许多研究,取得了较大的进展。温为180℃。[1]炼胶顺序为:热塑性聚氨酯塑炼2min,然如SunilKNK研究了聚酯短纤维与热塑性[2]后加入短纤维及硬脂酸,混炼4～6min,再将聚氨酯复合材料的力学性能;SunilKNK等探讨了芳纶短纤维与热塑性聚氨酯复合材料的混炼均匀的混炼胶在炼塑机的冷辊上以一定的[3]辊距(辊距为015mm)和一定的档板宽度一次流变和应力松弛特性;SteinbergerRL等论述了玻璃短纤维与热塑性聚氨酯复合材料的特出片,并叠合成厚度为2mm的胶片,
4、在180℃性。本文重点探讨玻璃短纤维用量和纤维取向下模压6min,并迅速冷压3min,沿压延方向对热塑性聚氨酯复合材料力学性能的影响。及垂直于压延方向在胶片上冲切试样。在Instron118型电子拉力材料试验机上,1实验对玻璃短纤维2热塑性聚氨酯复合材料的模量、111原材料拉伸强度和撕裂强度进行测试,拉伸速度为-1玻璃短纤维,单丝直径为1315～14μm,其200mm·min。应变采用光电跟踪仪进行测名义长度(实切长度)分别为2mm(2～215量。mm),4mm(4～415mm),6mm(6～615mm)和8mm(8～815mm),
5、短纤维经过有机硅烷偶2结果与讨论211短纤维的长度分布作者简介贺建云,女,36岁。副教授。1983年毕业于复合材料在进行混炼时,短纤维因受强烈华中工学院(华中理工大学)机械二系。现北京化工大学在职的剪切、拉伸和扭曲等作用而断裂,其初始长度博士。主要从事高分子材料加工机械的教学、科研及高分子下降。材料加工工艺、粘合剂、修补胶的研究。获2项国家实用新型任取6g混炼均匀的胶片,溶解在丙酮溶专利。已发表论文10余篇。液中,分离出纤维,用显微镜读取100根短纤维4橡胶工业1999年第46卷的长度,绘制纤维长度分布图。短纤维长度分别为6和8mm
6、的试样(短纤维用量均为25份)纤维长度分布分别见图1和2。从图1可以看出,随着短纤维长度的增大,短纤维的分散性和平均长度与初始长度的差值均增大。这是由于短纤维长度越大,在混炼加工中所承受的拉应力和剪切应力也越大,而且纤维断裂后的长度也较大,因此仍会发生进一步的断裂,这些都使短纤维的长度分布在一个较宽的范围内。图3短纤维长度为2mm的试样应力2应变曲线1—短纤维用量为11份;2—短纤维用量为25份;3—短纤维用量为43份;4—短纤维用量为67份由于短纤维用量较小时,复合材料体系内发生如纤维脱胶、纤维断裂等局部破坏引起的应力下降不大,而
7、且热塑性聚氨酯基质的强度较高,纤维又有一定的取向分布,因此复合材料体系应力仍能随应变上升,且可能在较长的一图1长度为6mm的试样纤维长度分布图段应变区间内发生屈服,直到某一应变产生破坏,这样应力2应变曲线类似于抛物线形。当短纤维用量较大时,纤维对基质变形的限制较大,要产生较小的应变,就需较大的应力。在一定的应变下,复合材料体系内应力已很大,一旦产生一定量的纤维断裂,纤维脱胶,裂纹迅速扩展,体系应力下降,断裂随之发生,应力2应变曲线接近直线。对图3和4进行对比可以看出,在应变相同的条件下,纤维长度较大的体系的应力要高于长度较小的体系。
8、这是由于长度较大的短纤维对基质变形的制约较大的缘故。图2长度为8mm的试样纤维长度分布图212复合材料的应力2应变性能短纤维长度分别为2和8mm的试样纵向应力2应变曲线分别见图3和4。从图3和4可以看出,随着短纤维用量的增大,复合材料
