经查阅各类文献得知,向硬质聚氨酯内添加增强纤维是国内外研究此课题的主要方法。由于长纤维在硬质聚氨酯基体中容易弯曲、结团, 并且会产生穿孔, 从而达不到增强的效果, 而且这样会难于使纤维与基体原料均匀混合, 制作的工艺性十分差, 所以一般用短纤维作为增强硬质聚氨酯力学性能的纤维。而增强纤维主要分为天然纤维、玻璃纤维、有机纤维和碳纤维。87615
有研究表明[16-20],在添加增强纤维的基体中,由于玻璃增强纤维分布的不均匀性以及在基体中分散的状态等原因,当添加的增强纤维比例增加时,增强硬质聚氨酯的拉伸强度会先变大后变小。但添加的增强纤维的比例适当时,增强体内的增强纤维是以单纤维或者小束纤维的分散状态存在的。他没有改变基体的结构状态但是增加了其密度,所以就会减缓了外力对硬质聚氨酯基体的变形和破坏,起到强化基体力学性能的作用,从而提高了硬质聚氨酯的力学性能。相反,当添加的增强纤维含量过多,其在机体内就会聚集成束,破坏了硬质聚氨酯基体原有的结构,从而使其力学性能不升反降。
科学家们最早是用玻璃纤维例如高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等作为增强纤维来使用。有研究表明,再添加玻璃纤维的基体中,由于玻璃增强纤维分布的不均匀性以及在基体中分散的状态等原因,当添加的玻璃纤维比例增加时,增强硬质聚氨酯的拉伸强度会先变大后变小。但添加的玻璃纤维的比例适当时,增强体内的玻璃纤维是以单纤维或者小束纤维的分散状态存在的。他没有改变基体的结构状态但是增加了其密度,所以就会减缓了外力对硬质聚氨酯基体的变形和破坏,起到强化基体力学性能的作用,从而提高了硬质聚氨酯的力学性能。相反,当添加的玻璃纤维含量过多,其在机体内就会聚集成束,破坏了硬质聚氨酯基体原有的结构,从而使其力学性能不升反降。经过大量的实验,表明了玻璃纤维(或纤维束)在提高硬质聚氨酯的弹性模量和强度方面具有十分显著的作用。然而玻璃纤维束对硬质聚氨酯的增强效果比单丝玻璃纤维效果差一点, 不过添加玻璃纤维束硬质聚氨酯的应变率敏感性、吸能性能比添加单丝玻璃纤维的硬质聚氨酯高。并且从实验中知道玻璃纤维的添加顺序地形成的材料的力学性能有影响。有研究表明,先加入玻璃纤维虽然会增加气孔的数量,但压缩性能会随含量的增高而增高。而后加入玻璃纤维的话,增强硬质聚氨酯内会出现较大的气孔并且会出现纤维束聚集的现象,这样就破坏了原本基体的结构,使得其压缩性能甚至不如未添加增强纤维制成的硬质聚氨酯。论文网
其次是有机纤维,例如聚乙烯纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、聚酯纤维等它与硬质聚氨酯基体具有良好的相容性,在作为增强纤维的时候制备实验的试样操作会比较方便,并且会明显的提高硬质聚氨酯力学性能的功能。有机纤维和硬质聚氨酯基体有十分好的相容性, 高性能芳纶纤维拥有优秀性能, 是作为复合材料增强剂最重要的增强材料和发展国民经济、国防军工的重要的战略物资。
天然纤维例如剑麻纤维、木质素、黄麻纤维、苎麻纤维对硬质聚氨酯泡沫增强性能更优,具有很好的冲击强度、高硬度、柔顺性、弹性等性能,与玻璃纤维增强纤维相比, 这种纤维的原料十分丰富、价钱便宜, 而且添加这种增强纤维后的硬质聚氨酯泡沫很容易降解和回用, 可以作为环境友好材料。有实验表明,把这种用天然纤维增强过的硬质聚氨酯材料埋藏于土壤中,一段时间后质量会有明显的减少,这表明,这种添加天然纤维的增强硬质聚氨酯可以代替传统的添加玻璃纤维等增强的硬质聚氨酯以减少处理废弃材料的填埋土地面积,达到节约资源,保护环境的目的。作为环境友好型材料符合可循环利用的理念得到了科学家们的青睐。将废弃的木材中的木质纤维素经过化学提取之后制作成木质纤维以作为硬质聚氨酯的增强纤维的方法,也可以大大增强与改善硬质聚氨酯的力学性能。采用这种增强纤维也为废木材、废纸的回收利用开辟了一种新的途径,大大地提高了废物的利用率[21]。