实验工艺将PAPI作为一个单独组分,聚醚及其它助剂与玻纤一起配作一个组分,先用电动搅拌机将多组分混合料搅拌均匀,然后将PAPI组分倒入,再搅拌30s,待模具温度达到40~50℃时进行灌注。灌注后静置30~60min,在100℃固化4h,自然冷却后脱模。
压缩性能测试按GB6669-86规定测试。试样从浇注发泡制得泡块通过机械加工获得,其尺寸为40×50mm.测试设备为AG-10TA型万能电子拉伸试验机,施压速率为2mm/min.
增强泡沫塑料的力学性能因受诸多极其复杂因素的影响,所以有关预测RRPUF压缩性能的数学模型的普适性较差。讨论较为广泛的是基于Halpin和Kerner的短切纤维增强复合材料模量计算公式而推导出来的关系式<7>,其表达式见(1)式,ErfEf=1+ABg/2(1)式中Erf为RRPUF的模量;Ef为未增强泡沫的模量;g为RRPUF中的气体体积分数。
随纤维含量增加,RRPUF的压缩模量和压缩强度均升高,纤维对RRPUF起到了较好的增强效果。Tab.1所示为纤维长度对RRPUF的压缩模量的影响。可以看出,随GF长度增加,RRPUF的压缩模量增加。RRPUF的受压缩过程可看成是受压方向上产生压缩,而在另两个方向受拉伸的两个过程(见Fig.2)。F再增加纤维长度对RRPUF的增强效果就不明显了。该临界值的计算公式<6>如下:lc=2fr2f/md式中,f为纤维强度;rf为纤维长径比;m为纤维表面的剪切应力;d为剪切带直径。由实际计算知道,c较通常使用的纤维长度大,因此压缩强度随纤维长度是一直增加的。但也不能一味追求增加纤维长度来提高性能,因为纤维长度较大时,难于使纤维与树脂均匀混合,工艺性极差。
列出了3种密度的增强和未增强聚氨酯泡沫塑料的压缩性能。可见,密度增加,材料的压缩模量和压缩强度增加,且增加值非常大,如rf为0.51的RRPUF压缩模量和压缩强度分别是rf为0.11的相应值9.5倍和16.2倍。
将相关参数代入(1)~(3)式计算RRPUF的压缩模量,实测值与计算值的比较见Fig.3所示。可以看出,计算值普遍高于实测值,相差的幅度随密度的不同也不同,密度越大相差的幅度也较大。这可能是因为计算公式的推导是建立在某些理想条件基础上的,如假设纤维与树脂粘接良好,纤维是取向的以及泡孔分布是均匀的等。但实际上材料的界面是很难达到理想状态的,所以计算值总是高于理论值。