Page 83 - 《精细化工》2022年第7期

第 39 卷第 7 期 精 细 化 工 Vol.39, No.7
2022 年 7 月 FINE CHEMICALS July 2022

功能材料
改性玄武岩纤维/聚氨酯阻尼材料的制备及性能

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景芳达 ，韩 松 ，葛 晶 ，秦 野 ，王 娜 1,2 ，管 勇
（1. 沈阳化工大学 辽宁省特种功能材料合成与制备重点实验室，辽宁 沈阳 110142；2. 沈阳先进涂层材
料产业技术研究院有限公司，辽宁 沈阳 110142；3. 中国科学院金属研究所，辽宁 沈阳 110016）
摘要：使用 γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）对玄武岩纤维（BF）进行表面处理制备了改性玄武岩纤维（MBF），
以环氧化端羟基聚丁二烯（EHTPB）、二苯甲烷二异氰酸酯、1,4-丁二醇为原料合成了主链含有环氧基团的 EHTPB
基聚氨酯（EPU），通过环氧开环反应连接 MBF 与 EPU 制备了阻尼材料 MBF@EPU。采用 SEM、FTIR 和 XPS
对 BF 和 MBF 表面形貌、结构进行了表征，采用动态热机械分析仪和电子万能拉伸试验机对 MBF@EPU 进行
了测试。结果表明，KH550 的改性使 MBF 表面含有大量的 C 元素，粗糙程度显著增加，MBF 与 EPU 主链通
过化学键进行了连接。MBF 的引入能提高 EPU 的阻尼与力学性能。由 MBF 用量为 EHTPB 质量 20%制得的聚
氨酯阻尼材料具有最佳的综合性能，其有效阻尼温域达到 140.0 ℃，拉伸强度为 8.68 MPa，断裂伸长率为
329.04%，比 EPU 分别提高了 7.7%和 24.9%。
关键词：玄武岩纤维；聚氨酯；改性；阻尼性能；功能材料
中图分类号：U465.6；TB332 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 07-1369-08

Preparation and properties of modified basalt
fiber/polyurethane damping material

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JING Fangda , HAN Song , GE Jing , QIN Ye , WANG Na , GUAN Yong
（1. Liaoning Provincial Key Laboratory for Preparation and Application of Special Functional Materials, Shenyang
University of Chemical Technology, Shenyang 110142, Liaoning, China; 2. Shenyang Research Industrial Technology
for Advanced Coating Materials Co., Ltd., Shenyang 110142, Liaoning, China; 3. Institute of Metal Research, Chinese
Academy of Sciences, Shenyang 110016, Liaoning, China）
Abstract: Modified basalt fiber (MBF) was prepared by surface treatment of basalt fiber (BF) with
γ-aminopropyl triethoxysilane (KH550), and epoxy-terminated hydroxyl polybutadiene (EHTPB)-based
polyurethane (EPU) was synthesized using EHTPB, diphenylmethane diisocyanate and 1,4-butanediol as raw
materials. Then damping material MBF@EPU was fabricated by epoxy ring-opening reaction between
MBF and EPU. The surface morphology and structure of MBF and BF were characterized by SEM, FTIR
and XPS. MBF@EPU was tested by dynamic thermo-mechanical analyzer and electronic universal tensile
testing machine. The results showed the introduction of KH550 made the surface of MBF contain a lot of
carbon element, thus obviously increased in surface roughness of MBF. Meanwhile, the analyses also
indicated that MBF and EPU main chain were connected by chemical bonds. It was also found that the
introduction of MBF improved the damping and mechanical properties of EPU. The optimal comprehensive
performance of MBF@EPU was achieved when MBF content reached 20% of EHTPB mass, with effective
damping temperature range of 140.0 ℃, tensile strength of 8.68 MPa and elongation at break of 329.04%,
which were an improvement of 7.7% and 24.9% compared with those of EPU, respectively.
Key words: basalt fiber; polyurethane; modification; damping properties; functional materials

收稿日期：2021-12-22; 定用日期：2022-02-22; DOI: 10.13550/j.jxhg.20211313
基金项目：辽宁省-沈阳材料科学国家研究中心联合研发基金项目（2019JH3/30100012）；辽宁省教育厅青年科技人才“育苗”项目
（LQ2019012）；辽宁省“兴辽英才计划”项目（XLYC2007157）；“揭榜挂帅”科技攻关项目（2021JH1/10400091）
作者简介：景芳达（1996—），男，硕士生，E-mail：604378495@qq.com。联系人：秦 野（1981—），男，副教授，E-mail：qytime@
163.com。