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复合材料是由两种或两种以上的单一材料,用物理的或化学的方法经人工复合而成的一种固体材料。聚氨酯树脂具有较高的强度、弹性及断裂伸长率,而芳纶纤维具有比强度高、比模量高等优异性能。将聚氨酯的高弹性与芳纶纤维的高刚性有机的结合起来,可获得高强度、高模量、高耐磨、耐撕裂的复合材料。本文对芳纶短纤维增强聚氨酯复合材料的制备进行了研究。首先,本实验以异氰酸酯和聚合物多元醇为原料,采用预聚体法合成了聚氨酯树脂。以拉伸强度和断裂伸长率为表征,分析了预聚物中n(NCO/OH)和终产物中n(NCO/OH)对聚氨酯性能的影响,找到了合成聚氨酯树脂较优的原料配比和合成工艺参数:以聚己二酸丁二醇酯为聚合物多元醇,预聚物中n(NCO/OH)为5:1,预聚合150min,加入扩链剂1,4-丁二醇,使终产物中n(NCO/OH)为1.08,于80℃下固化2-3小时,所得聚氨酯拉伸强度较好。其次,在前面合成聚氨酯的中间步骤混入短芳纶纤维,经预成形、模压成形制得芳纶纤维增强聚氨酯复合材料。考察了预硫化时间、模压温度、压强和硫化时间对复合材料性能的影响,找到了较优的成型工艺参数。考察了树脂基体中n(NCO/OH)及芳纶纤维含量对复合材料性能的影响。研究表明:当预硫化时间4hr,模压压强为4Mpa,模压温度170℃,模压时间30min时,复合材料拉伸强度最好。当树脂基体中n(NCO/OH)为1.13时样品力学性能较好。再次,本文采用H2、空气等离子体对芳纶纤维表面进行了改性,通过表征纤维表面张力、纤维单丝强度、纤维对亚甲基兰的吸附和纤维表面形貌,研究了H2、空气等离子体对芳纶纤维表面性能的影响。经研究发现,等离子体处理可以活化纤维表面,使芳纶纤维表面极性基团增多,使纤维表面张力和表面极性分量增大。H2等离子体处理3min后,芳纶纤维表面张力总量提高了37%,极性部分分量提高了51%;空气等离子体处理3min后,芳纶纤维表面张力提高了37.8%,极性部分表面张力提高了58.4%;等离子体处理对纤维表面的物理刻蚀作用不是很明显,等离子体处理仅使纤维表面化学结构发生变化,未影响到纤维本体性能。