2. 1 力学性能

    选用聚醚多元醇 ( PTMG1000) 、二苯基甲烷二异氰酸酯 ( MDI) 和 1，4－丁二醇 ( BDO) 为基础体系，探究了芳纶短纤维含量在 0%、0. 1%、0. 3%、 0. 5%、0. 7%、0. 9% 时，对聚氨酯弹性体性能的影响。

    由表 1 可知，随着纤维含量的增加，材料的硬度和撕裂强度明显增大，断裂伸长率呈下降趋势。这是因为纤维本身的硬度、模量远高于聚氨酯弹性体，材 料经过纤维复合后硬度明显增大。分散在聚氨酯基体中的纤维杂乱堆叠，在受到外力作用时起到传递分担应力的作用。而对于短纤维复合材料来说，材料的破坏往往要先经过纤维的脱拔才能实现，极性芳纶短纤和极性的聚氨酯基体间有良好的相互作用，界面黏结力强，从而使材料的拉伸强度增大。另一方面纤维的加入延缓了撕裂过程中裂纹的扩展，使材料的撕裂强度大幅度提高。未加入纤维的聚氨酯弹性体具有不错的应变承受能力，而芳纶纤维的加入破坏了材料的均匀性，可能导致断裂伸长率降低。

2. 2 耐低温性能

    聚氨酯弹性体的耐低温性能可以用 Tg 来表征， 而影响其 Tg 大小的主要因素是分子间作用力和主链柔顺性。芳纶纤维的加入对材料玻璃化转变温度的影 响如图 1 所示。由图 1 可知，纤维的加入使材料玻璃化转变温度下降，耐低温性能变好。这可能是因为对位芳纶纤维分子链中的酰胺基团与聚氨酯分子链产生氢键作用，改变了原有的物理交联结构，使分子链柔顺性相对增加。从图中还可以看到，随着纤维含量的增加，材料 Tg呈现波动趋势，但是影响不大。

2. 3 动态性能

    聚氨酯复合材料的动态性能可以用损耗因子来表征，材料的损耗因子越大，阻尼减震性能越好。芳纶纤维含量对材料损耗因子的影响如图 2 所示。由图 2可知，随着纤维含量的增加，材料的损耗因子逐渐减小，损耗峰温度小幅度移向高温，材料的阻尼减震性能变差。这可能是因为芳纶短纤维的加入加快了应力在材料内部的传导，应变的响应并不再单一的依赖分子链的运动，从而使材料在外力作用下引起的能量内耗减少，损耗因子减小。另外，纤维在材料基体内的分布不均也可能会造成材料动态性能的下降。

2. 4 老化性能影响

2. 4. 1 老化形貌

    聚氨酯材料在日常使用中难免受到热水、热空气 等环境因素的影响而发生不同程度的老化现象，对材料的形貌和性能产生巨大影响。如图 3 所示，未老化 试样的颜色随着纤维含量的增加而加深，由乳白半透明逐渐加深到米黄色。热空气老化实验后试样颜色加深变为土黄色，材料发生老化。这主要是由异氰酸酯 苯环上的亚甲基发生氧化进而生成发色基团造成的。热水老化试验后试样颜色加深变为褐色，对材料形貌影响严重。试样颜色的变化与材料的水解有关。

2. 4. 2 热空气老化性能

    由图 4 可知，热空气老化后试样的拉伸强度下 降，断裂伸长率增大。随着纤维含量的增加，拉伸强 度保持率减小，断裂伸长率保持率增大。这可能是因 为老化破坏了纤维与基体间的氢键作用，材料物理交联点减少，从而使拉伸强度下降。而断裂伸长率保持率的增加表明纤维的加入使材料在应力作用下的可形 变量增加，老化后材料具有更好的延伸性。

2. 4. 3 热水老化性能

    由图 5 可知，试样热水老化后拉伸强度普遍下降，断裂伸长率明显增大。随着纤维含量的增加，拉 伸强度保持率呈下降趋势，断裂伸长率保持率呈上升趋势。这与热空气老化实验的结果相似。这是因为热水老化过程中水分子扩散到材料内部起到了增塑的作用，削弱了大分子间作用力，分子链活动性增加，材料拉伸强度下降，断裂伸长率增大。

2. 5 耐磨性能

    由图 6 可知，实验范围内的纤维含量对材料耐磨性能并没有明显影响。理论上具有高模量和高耐磨性的芳纶纤维复合弹性体后，在材料磨损过程中会对材料表面起到保护作用，从而提高材料整体的耐磨性。由于实验范围内芳纶纤维含量在 0 ～ 0. 9%之间，并不涉及高填充量芳纶纤维对耐磨性能的影响，所以对于较高纤维填充量对材料耐磨性的影响还需要进一步探究。