玻璃纤维对聚氨酯泡沫塑料的增强机理
栏目:麒麟网3 发布时间:2019-01-03

  在玻璃纤维增强泡沫塑料体系中,分散均匀的玻璃纤维周围均紧密包裹着一层树脂,其直径与树脂细杆直径相近。由于玻璃纤维尺寸(长度)比泡体尺寸大得多,故纤维像一条条筋贯穿于若干个泡体。

  当纤维以小束纤维(约10一30根)分布于体系中时,泡沫内的泡孔结构略有变化。包有树脂的小纤维束成为许多泡孔的共同支柱,泡子L组合面的几何形状亦发生改变,纤维束附近的部分泡沫孔变小.即气泡密集起来,有时在小纤维束附近可能会产牛少量的树脂积集。这种现象可称之为泡沫密集效应。由于该效应,故纤维呈小束状均匀分布时,不仅可以起到支柱的增强作用,而且在承载时,会在小束轴向形成连同包覆纤维束的树脂在内的支柱及连接该支柱的其它支柱部分长度在内的一个圆柱形剪切带。在材料的拉伸、冲击时的破坏形式及断面形态上,将显示出这个剪切带的存在。

玻璃纤维对聚氨酯泡沫塑料的增强机理(图1)

  当纤维在体系中以大东纤维存在时,它将严重改变泡沫结构,在其周围的树脂将发生严重积聚。即使有小气孔,孔径也是很小的。产生此现象乃是在胀定时,纤维束不能自由升起,约束了树脂泡沫体的形成,从而导致了这种严重的树脂沉积效应。显然,此时由于大束纤维的承载能力与基体泡沫相差悬殊,载荷作用下材料的破坏,必定是基体泡沫的破坏,即未分散开的玻璃纤维束与树脂不能紧密结合,不能起到很好的增强作用。

  玻璃纤维的表面处理对纤维与树脂的结合有较大的影响,未经处理的玻璃纤维与树脂的结合只是简单的机械结合,经处理后的玻璃纤维可与树脂之间形成牢固的化学键结合。其反应结合机理如下:玻璃纤维表面处理时,首先有机硅烷水解:

  H2N(CH2)3Si(OC2H5)3+3H2O—H2N(CH2)3Si(OH)3+3C2H5OH

  水解后的硅烷基与玻璃纤维表面的羟基发生反应,同时分子间脱水聚合成膜。

  经处理后的玻璃纤维表面带有与之发生反应并牢固结合的胺基硅烷膜,此膜中的胺基与聚氨酯树脂能顺利进行反应,其反应速度与聚氨酪树脂自身的反应速度基本相同。因此,通过处理后的玻璃纤维可与聚氨酯树脂之间形成牢固的化学键结合,成为一个紧密的复合材料整体。