Page 35 - 《橡塑技术与装备》2018年16期（8月下半月 塑料版）
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研究与开发                                              蔺文峰·纳米 CaCO 3 /PU 弹性体复合材料力学性能研究


              2.2.2 冲蚀磨损性能的比较
                  从图 9( 微米级 Si 3 N 4 颗粒以及纳米级 CaCO 3 颗粒
              的质量分数都是 1%) 中，可看出微米 Si 3 N 4 复合材料
              的磨损失重 (24.5 mg) 要比纳米 CaCO 3 复合材料 (15.5
              mg) 大得多。这是由于纳米 CaCO 3 粒子的表层原子数
              目多，比表面积大，比表面能增高，从而更好地与 PU
              基体结合，并且纳米 CaCO 3 粒子的硬度比微米 Si 3 N 4
              粒子的硬度还要低，在外力作用下，能够更好地吸收
              能量，并通过复合材料界面传递给 PU 基体，起到更
              好的缓冲作用，从而有效的提高了复合材料的抗冲蚀
              磨损性能。
                                                                 图 10 纳米 CaCO 3 复合材料的阿克隆磨耗性能的比较


                                                                3 结语
                                                                    本文用不同质量分数的纳米 CaCO 3 合成 PU 弹性
                                                                体复合材料，并对复合材料的机械性能以及抗冲蚀磨
                                                                损性能进行了测试，并且和微米 Si 3 N 4 复合材料作参
                                                                照，得出结论如下 ：

                                                                   （1）纳米 CaCO 3 质量分数在 1% 时，纳米 CaCO 3
                                                                /PU 弹性体复合材料的综合力学性能优于纯 PU 弹性
                                                                体，抗冲蚀磨损性能优于纯 PU 弹性体和微米 Si 3 N 4 /
                  图 9 微米 Si 3 N 4 和纳米 CaCO 3 复合材料的冲蚀
                                                                PU 弹性体复合材料。
                               磨损性能的比较
                                                                   （2）由纳米 CaCO 3 /PU 弹性体复合材料的邵氏硬
              2.2.3 阿克隆磨耗性能的比较                                  度、断裂伸长率、拉伸强度以及抗冲蚀磨损性能数据
                  由图 10 可知，纳米 CaCO 3 质量分数在 1% 时，                分析可知，纳米 CaCO 3 颗粒质量分数为 1% 时，纳米
              磨耗体积以及磨损失重都呈现最小值，也就是纳米                            CaCO 3 /PU 弹性体复合材料性能最佳。
              CaCO 3 颗粒增强增韧效果好。这是因为 ：首先纳米                          （3）随着纳米 CaCO 3 质量分数的增加，纳米 Ca
              CaCO 3 颗粒在 PU 基体中呈现均匀分散性，当外力                      CO 3 /PU 弹性体复合材料的磨耗体积增大，并且粒子
              作用在 PU 基体上时，应力集中效应会产生在纳米                          质量分数在 1% 时，磨耗体积最小。
              CaCO 3 颗粒周围，导致 PU 基体树脂出现明显的银纹
              现象，从而吸收和减弱外力所传送的能量。同时因                            参考文献 ：
              为表面能高、比表面积大的纳米 CaCO 3 颗粒能与 PU                     [1]   傅明源，孙酣经 .  聚氨酯弹性体及其应用 [M].  北京 ：化学工
                                                                    业出版社，2005:1~135.
              基体树脂呈现较好的黏接性。在外力作用下，纳米                            [2]   季光明 . 聚合物基纳米复合材料的制备及研究进展 [J]. 广西轻
              CaCO 3 颗粒在体系中易引起大量的微裂纹，从而吸收                           工业，2006, 14(3): 27~29.
                                                                [3]   赵燕 ,  卿宁 ,  孙宁 .  聚氨酯 / 无机刚性纳米复合材料的制备进
              和减弱更多的能量。此外，由于扩散系数大，在纳米
                                                                    展 [J]. 皮革化工 , 2006, 23(6):13~16.
              复合材料晶界区有大量短程扩散路径，当受到外力的                           [4]   梁诚 . 热塑性弹性体生产现状与发展趋势 [J]. 高分子材料科学
              强烈冲击时，晶界区的纳米 CaCO 3 粒子之间产生相对                          与工程，2005, 24(1):38~39.
                                                                [5]   汤秀华 . 纳米碳酸钙的制备及应用评述 [J]. 四川化工，2006,9
              滑动，可快速弥合初发微裂纹，从而提升复合材料的
                                                                    (4):20~23.
              强度以及韧性。但纳米 CaCO 3 颗粒的质量分数达到某                      [6]   陈小金，陈宪宏 . 聚氨酯 / 纳米复合材料的研究进展 [J]. 材料
              一临界值时，纳米 CaCO 3 颗粒间距离减小，在外力作                          科学与工程学报，2005, 23(6):929~932.
                                                                [7]   徐 滨士 .  纳 米表 面 工 程 [M]. 北 京 : 化 学工 业 出 版社，2004:
              用下，纳米 CaCO 3 颗粒引发的复合材料微裂纹，可出
                                                                    83~109.
              现宏观破坏，呈现开裂现象，进而被磨损消耗掉。

                    年
              2018     第   44 卷                                                                      ·19·
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