聚氨酯耐磨复合材料的制备与性能研究[范文]

摘要：油砂是新兴的非常规石油资源，由于含有水、大量的砂和黏土，在运输过程中对运输管道内衬的磨损严重。热塑性聚氨酯弹性体(TPU)具有高强度、高韧性、耐磨、耐油等优异的综合性能，加工性能好，可以将其作为对耐磨性能要求很高的油砂运输管道内衬的使用材料。但由于聚氨酯的耐水解性不好，运用在油砂运输管道中可能并不能达到预期的耐磨效果。

碳化二亚胺反应机理

本文使用了两种聚醚型聚氨酯材料（TPU-8190和TPU-990R）作为基体材料，首先对其进行性能测试，发现TPU-990R较TPU-8190具有更高的拉伸强度，更低的黏度，且TPU-990R的耐磨性能优于TPU-8190。

其次，使用纳米三氧化二铝（Al2O3）、二氧化硅（SiO2）、二硫化钼（MoS2）、碳纳米管（CNT）等无机粒子与TPU复合，进行阿克隆磨耗试验，结果表明，含改性纳米Al2O3粉体的复合材料具有更好的耐磨性能,其阿克隆磨耗值为0.177g。然后使用耐水解助剂Stabilizer 7000（S7000）和Stabilizer 9000（S9000）改善材料耐水解特性，结果表明，吸水率随着耐水解助剂含量的增加先增大后减小，拉伸强度有所下降，但拉伸强度保持率均有所上升，且呈现随耐水解助剂含量的增加先升高再降低的趋势，当耐水解助剂含量为1.5wt%时S9000/TPU-990R复合材料的拉伸强度保持率达到最高为72.5%，而TPU-990R的拉伸强度保持率仅为57.2%，说明加入耐水解助剂的复合材料具有更好的耐水解性能，且在耐水解助剂含量为1.5wt%时增强效果最明显。

第1章  绪论

1.1  引言

近年来，非常规石油资源受到了广泛的关注。油砂(Oil Sand)亦称焦油砂(Tar Sand)，由岩石或砂粒、水和稠油构成，是一种非常重要的非常规化石燃料资源。油砂稠油的密度通常大于1g/cm3，黏度大于104mPa•s (通常黏度超过104mPa•s的稠油也被称为沥青)，流动性极差，所以一般的打井开采原油、稠油的方法不能用来获取油砂稠油。

油砂本质上是一种沥青、沙、富矿、粘土和水的混合物，其中，沥青的含量为10～12%，砂砾和粘土等矿物占80～85%，余下的是3～5%的水。由于其中含有水、大量的砂和黏土等矿物质，在运输油砂的过程中对运输管道内衬的磨损十分严重。所以提高运输管道内衬的耐磨和耐水解性能是有必要的。

聚氨酯耐磨复合材料的制备实验仪器

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)具有高强度、高韧性、耐磨、耐油等十分优异的性能，并且加工性能也很好，广泛地应用于国防科技、医疗器械、食品化工等行业。

蒋基安[2]等人通过在实验室模拟疏浚工程现场的实际工作情况，分别采用高铬钢、超高分子量聚乙烯和Q235-AF管道与聚氨酯管道进行对比试验，测试其对应的耐磨性能。通过测量管道的重量变化并转化成为试验数据，得出这4种材料在疏浚工程的实际使用中耐磨性能的对比，从高到低依次是聚氨酯、高铬钢、超高分子量聚乙烯、Q235-AF，而且聚氨酯的耐磨性能达到Q235-AF钢管的8倍以上。

借鉴聚氨酯内衬在测试疏浚工程管道耐磨性的实验中的优异表现，将其利用在油砂的运输管道中是一个可行的思路。但由于聚氨酯的耐水解性不好， 知网论文检测入口 运用在油砂运输管道中可能并不能达到预期的耐磨效果。所以需要制备出具有耐水解性能和高耐磨性能的聚氨酯复合材料。