树脂-泡沫铝复合材料制备及性能研究（八）

1.5研究意义和内容

1.5.1研究意义

近年来，泡沫铝依靠优异的性能在汽车、轮船、人造卫星、航天器、军事装备、道路隔音等方面有着广泛的应用。但同时泡沫铝自身的缺点也较为突出，泡沫铝自身的多孔结构导致泡沫铝的力学强度较低，阻碍了泡沫铝材料的推广使用。填充高分子聚合物对泡沫铝进行增强是近期泡沫铝研究的热门，但目前学者对于填充树脂种类研究较少，在填充树脂种类的研究中聚氨酯树脂出现频率较高，聚氨酯的缺点是自身强度较低，在受到载荷作用后变形程度较大，导致互穿相复合材料强度过低。聚脲在抗冲击吸能方面的应用广泛且强度较高，但其脆性较大的特点导致在受到载荷作用时容易脆断失效，这极大限制了其应用场景。树脂共混结合了二者的优点，能够有效降低聚氨酯的变形程度并改善聚脲在受力时脆性过大导致脆性断裂失效的问题。同时在高分子聚合物/泡沫铝复合材料的研究工作中，学者通常将研究重点放在高分子聚合物填充泡沫铝后的复合材料上，对高分子聚合物自身性能的研究并不完善。本文主要研究了一种新型聚氨酯聚脲树脂共混体系并进行了流变学和DSC分析，分析得到了最佳填充温度和时间，并将这种树脂共混体系填充到泡沫铝孔洞中制成复合材料，进行了落锤冲击等力学测试，为这种新型互穿相复合材料在工程界的推广应用提供了参考。

1.5.2研究内容

本文的主要研究内容包括：

(1)对PU-PUR树脂共混体系进行系统研究。①对PU-PUR树脂共混体系的流变性能进行研究。分析不同树脂共混体系的粘度-温度曲线和粘度-时间曲线，并与对应的DSC曲线进行分析对比，从而确定PU-PUR树脂共混体系的最佳固化温度与时间。②对PU-PUR树脂共混体系的树脂浇铸体拉伸和压缩性能进行测试。对拉伸和压缩测试中的应力-应变曲线、弹性模量与强度、压缩比吸能和拉伸断裂伸长率进行了分析，并对拉伸断面进行了SEM观察。

(2)对Al Foam及PU-PUR/Al Foam复合材料进行系统研究。①测试Al Foam在不同冲击能量下的落锤冲击性能，分析破坏形貌，载荷-时间曲线，载荷-位移曲线，能量-时间曲线，分析得到Al Foam在落锤冲击时响应速度快且吸能比极高，是一种性能优异的抗落锤冲击材料，并得到了Al Foam的击穿能量。进行PU-PUR/Al Foam复合材料在50J能量下的落锤冲击测试，分析破坏形貌、载荷-时间曲线、载荷-位移曲线、能量-时间曲线，得到复合材料破坏形貌中的变形程度、受损面积、裂纹分布等数据，得到冲击响应中的冲击响应速度、冲击持续时间、峰值载荷、冲击总位移、吸能比等数据，通过分析PU-PUR配比对上述性能的影响，得到具有最佳韧性与抗落锤冲击强度的复合材料类型。②进行Al Foam及PU-PUR/Al Foam复合材料的压缩测试，分析应力-应变曲线、弹性模量与强度、比吸能等数据，分析了PU-PUR/Al Foam复合材料相比Al Foam、树脂浇铸体在抗压缩位移等方面的优势，并得到具有最佳抗压缩荷载强度的复合材料类型。③进行Al Foam及PU-PUR/Al Foam复合材料的简支梁冲击试验，对上述材料的冲击韧性进行对比分析，并得到具有最佳冲击韧性的复合材料类型。