2. 1 力學性能

    選用聚醚多元醇 ( PTMG1000) 、二苯基甲烷二異氰酸酯 ( MDI) 和 1，4－丁二醇 ( BDO) 為基礎體系，探究了芳綸短纖維含量在 0%、0. 1%、0. 3%、 0. 5%、0. 7%、0. 9% 時，對聚氨酯彈性體性能的影響。

    由表 1 可知，隨著纖維含量的增加，材料的硬度和撕裂強度明顯增大，斷裂伸長率呈下降趨勢。這是因為纖維本身的硬度、模量遠高于聚氨酯彈性體，材 料經過纖維復合后硬度明顯增大。分散在聚氨酯基體中的纖維雜亂堆疊，在受到外力作用時起到傳遞分擔應力的作用。而對于短纖維復合材料來說，材料的破壞往往要先經過纖維的脫拔才能實現，極性芳綸短纖和極性的聚氨酯基體間有良好的相互作用，界面黏結力強，從而使材料的拉伸強度增大。另一方面纖維的加入延緩了撕裂過程中裂紋的擴展，使材料的撕裂強度大幅度提高。未加入纖維的聚氨酯彈性體具有不錯的應變承受能力，而芳綸纖維的加入破壞了材料的均勻性，可能導致斷裂伸長率降低。

2. 2 耐低溫性能

    聚氨酯彈性體的耐低溫性能可以用 Tg 來表征， 而影響其 Tg 大小的主要因素是分子間作用力和主鏈柔順性。芳綸纖維的加入對材料玻璃化轉變溫度的影 響如圖 1 所示。由圖 1 可知，纖維的加入使材料玻璃化轉變溫度下降，耐低溫性能變好。這可能是因為對位芳綸纖維分子鏈中的酰胺基團與聚氨酯分子鏈產生氫鍵作用，改變了原有的物理交聯結構，使分子鏈柔順性相對增加。從圖中還可以看到，隨著纖維含量的增加，材料 Tg呈現波動趨勢，但是影響不大。

2. 3 動態性能

    聚氨酯復合材料的動態性能可以用損耗因子來表征，材料的損耗因子越大，阻尼減震性能越好。芳綸纖維含量對材料損耗因子的影響如圖 2 所示。由圖 2可知，隨著纖維含量的增加，材料的損耗因子逐漸減小，損耗峰溫度小幅度移向高溫，材料的阻尼減震性能變差。這可能是因為芳綸短纖維的加入加快了應力在材料內部的傳導，應變的響應并不再單一的依賴分子鏈的運動，從而使材料在外力作用下引起的能量內耗減少，損耗因子減小。另外，纖維在材料基體內的分布不均也可能會造成材料動態性能的下降。

2. 4 老化性能影響

2. 4. 1 老化形貌

    聚氨酯材料在日常使用中難免受到熱水、熱空氣 等環境因素的影響而發生不同程度的老化現象，對材料的形貌和性能產生巨大影響。如圖 3 所示，未老化 試樣的顏色隨著纖維含量的增加而加深，由乳白半透明逐漸加深到米黃色。熱空氣老化實驗后試樣顏色加深變為土黃色，材料發生老化。這主要是由異氰酸酯 苯環上的亞甲基發生氧化進而生成發色基團造成的。熱水老化試驗后試樣顏色加深變為褐色，對材料形貌影響嚴重。試樣顏色的變化與材料的水解有關。

2. 4. 2 熱空氣老化性能

    由圖 4 可知，熱空氣老化后試樣的拉伸強度下 降，斷裂伸長率增大。隨著纖維含量的增加，拉伸強 度保持率減小，斷裂伸長率保持率增大。這可能是因 為老化破壞了纖維與基體間的氫鍵作用，材料物理交聯點減少，從而使拉伸強度下降。而斷裂伸長率保持率的增加表明纖維的加入使材料在應力作用下的可形 變量增加，老化后材料具有更好的延伸性。

2. 4. 3 熱水老化性能

    由圖 5 可知，試樣熱水老化后拉伸強度普遍下降，斷裂伸長率明顯增大。隨著纖維含量的增加，拉 伸強度保持率呈下降趨勢，斷裂伸長率保持率呈上升趨勢。這與熱空氣老化實驗的結果相似。這是因為熱水老化過程中水分子擴散到材料內部起到了增塑的作用，削弱了大分子間作用力，分子鏈活動性增加，材料拉伸強度下降，斷裂伸長率增大。

2. 5 耐磨性能

    由圖 6 可知，實驗范圍內的纖維含量對材料耐磨性能并沒有明顯影響。理論上具有高模量和高耐磨性的芳綸纖維復合彈性體后，在材料磨損過程中會對材料表面起到保護作用，從而提高材料整體的耐磨性。由于實驗范圍內芳綸纖維含量在 0 ～ 0. 9%之間，并不涉及高填充量芳綸纖維對耐磨性能的影響，所以對于較高纖維填充量對材料耐磨性的影響還需要進一步探究。