Page 84 - 《精细化工》2022年第7期
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·1370·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 39 卷

                 随着中国科学技术与制造行业的发展，汽车已                          1.8 mmol/g，淄博齐龙化工有限公司；MDI，化学纯，
            成为越来越多家庭的出行选择，其在行驶过程中产                             济宁诚泰化工有限公司；BDO，分析纯，武汉吉鑫
            生的振动和噪声会导致相关零部件寿命的降低、驾                             益邦生物科技有限公司；BF（长度 3 mm），安捷复
            驶人员的生理不适等          [1-2] 。阻尼材料是一种能够吸收              合材料有限公司；KH550，分析纯，天津第一有机
            和耗散振动和声能，并将其转换为电能、热能、磁                             化工厂有限公司；丙酮，分析纯，茂名雄达化工有
            能等其他形式能量的减振降噪材料                 [3-5] 。聚氨酯凭借       限公司；无水乙醇、四氢呋喃，分析纯，天津市永
            其独特的微相分离结构和灵活多变的可设计性，已                             大化学试剂有限公司。
            成为汽车领域阻尼材料的研究热点之一。然而，单                                 SU8010 型扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪
            一组成的聚氨酯存在有效阻尼温域窄、机械性能常                             （EDS），日本 Hitachi 公司；Nicolet MNGNA-IR560
            无法满足实际需求的问题            [6-7] 。此外，用于汽车领域            型傅里叶变换红外光谱仪（FTIR），美国 Nicolet 公
            的阻尼材料应在–30~40  ℃环境下仍具有良好的阻                         司；XSAM800 多功能 X 射线光电子能谱仪（XPS），
            尼性能。研究表明，添加纤维可以有效提升聚合物                             英国 Kratos 公司；Q800 动态热机械分析仪（DMA），
                           [8]
            材料的阻尼性能 ，而纤维在材料增强增韧方面的                             美国 TA 公司；Instron 3365 型电子万能拉伸试验机，
                             [9]
            应用也已十分成熟 。因此，向聚氨酯中添加纤维
                                                               美国 Instron 公司。
            制备复合材料有望同时获得良好的阻尼和机械性
                                                               1.2    方法
            能，值得注意的是，随着中国绿色可持续发展的推
                                                               1.2.1   改性 BF（MBF）的制备
            进，传统纤维增强的复合材料在生产与制造中产生
                                                                   首先，去除 BF 表面涂覆的浸润剂。具体操作
            的污染问题也不可忽视。
                                                               如下：将 20 g BF 放入 1000 mL 烧杯中，加入 500 mL
                 玄武岩纤维（BF）是一种由天然玄武岩石经过
                                                               丙酮，将烧杯密闭，室温下搅拌 30 min，超声清洗
            高温熔融拉丝制成的新型无机纤维，具有优异的机
                                                               2 h，然后使用 200 mL 蒸馏水反复清洗 5 次直至丙酮
            械性能、化学稳定性，并因其成本低廉而被广泛应
                                                               完全去除，放入烘箱（80  ℃）干燥 24 h，冷却备用。
            用于工业领域。在环境问题日趋严峻的今天，BF 绿
            色环保及可再生性得到了越来越多的重视                    [10-11] ，其   将 10 g KH550、400 g 无水乙醇和 100 g 蒸馏水配制
            可以用来提高环氧树脂等材料的阻尼性能                    [12-13] ，但   成 KH550 质量分数为 1.96%的溶液，将干燥后的 BF
                                                               放入配制好的溶液中浸泡并搅拌 1 h（200 r/min），取
            其在聚氨酯材料中的应用较少。其中一个重要原因
                                                               出后使用蒸馏水（200 mL）洗涤 5 次以上，放入烘
            是 BF 表面光滑且不带活性官能团，与有机聚氨酯
            间较差的结合力限制了其应用，如何解决 BF 与聚                           箱（40  ℃）持续干燥 24 h，冷却后得到 MBF。
            氨酯间的界面问题是研究的关键。γ-氨丙基三乙氧                            1.2.2  MBF@EPU 的制备
            基硅烷（KH550）的一端在水解后会形成硅醇，这                               首先，将 50.00 g（0.0167 mol）EHTPB 加入带
            可使 KH550 与 BF 通过 Si—O—Si 键连接，另一端                   有搅拌器和温度计的 250 mL 三口烧瓶中，然后加入
            的胺基则赋予 BF 新的反应基团             [14] ，达到了改性 BF        50 mL 四氢呋喃，连接抽真空装置，90  ℃下加热搅
            的目的。环氧化端羟基聚丁二烯（EHTPB）是一种                           拌（400 r/min）2 h，降温至 60  ℃，加入 16.67 g
            二元醇类低聚物，可作为聚氨酯合成的原料，其主                             （0.0667 mol）熔融状态的 MDI，搅拌反应，待反
            链上的环氧基团具有较高的反应活性                  [15] ，合成后的       应放热结束后，将温度升至 80  ℃，持续反应 3 h，
            聚氨酯主链上的环氧基团可与 BF 上的胺基发生开                           得到聚氨酯预聚体。在 90  ℃下，同时加入 1.50 g
            环反应，有效增强二者的结合力，同时提高机械性                             （0.0167 mol）BDO 和 10.00 g MBF，充分搅拌 5 min
            能 [16-17] 。                                        去除气泡，然后快速倒入提前预热的聚四氟乙烯模
                 本文拟使用 KH550 对 BF 进行表面改性，并以                    具中，真空烘箱（90  ℃）中持续反应和硫化 12 h，
            EHTPB、二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）、1,4-丁二醇                       取出室温固化 7 d，得到 MBF 含量（以 EHTPB 的
            （BDO）为原料来合成主链带有环氧基团的聚氨酯                            质量计，下同） 为 20%的样品,命名为 20MBF@EPU。
            （EPU），通过环氧开环反应制备阻尼温域宽、力学                               其余样品制备方法同上，只需改变 MBF 或 BF
            性能良好的聚氨酯阻尼材料，旨在为阻尼材料在汽                             的含量，将 MBF 含量为 10%和 30%制得的样品分
            车领域中的应用提供绿色环保的思路。                                  别命名为 10MBF@EPU 和 30MBF@EPU，将 BF 含

                                                               量分别为 0、10%、20%、30%制得的样品分别命名
            1   实验部分
                                                               为 EPU、10BF@EPU、20BF@EPU、30BF@EPU。
            1.1   试剂与仪器                                        具体配方见表 1，MBF@EPU 的合成路线如图 1 所
                 EHTPB，淡黄色透明液体，化学纯，环氧值                         示，其中 R 与 R′分别代表(CH 2 ) 3 和 C 2 H 5 。
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