有机—无机层合玻璃是由无机玻璃和有机透明材料通过中间胶层粘接的复合透明材料,它兼具了无机玻璃高强度、耐候性以及有机透明材料轻质、抗冲击的优异特性,是飞行器风挡的理想材料。目前有机―无机层合玻璃面临的主要问题是粘接界面脱胶失效,影响其可靠性及使用寿命。本文从中间层性能角度入手,采用同步聚合法制备PMMA-PU复合材料,研究组分构成和功能单体添加量对PMMA-PU复合材料结构和性能的影响;采用溶解―扩散法制备PMMA-PU梯度材料,系统研究PU预聚工艺对PMMA-PU梯度材料结构和性能的影响;将上述两种材料作为中间层,采用热压工艺制备有机―无机层合玻璃,研究层合玻璃光学性能、力学性能和湿热老化性能与中间层的内在联系,为研制高性能有机―无机层合玻璃提供理论依据。PMMA-PU复合材料研究表明,组分和交联剂对于材料性能有极大影响,其余功能单体的作用较小。随着主体组分含量的提高,复合材料透明度明显升高。PMMA为主体复合材料随PU含量增加,抗冲击性能显著提升,但拉伸性能和耐热性有所降低。与此同时,材料表面致密度增大,微区尺寸由最大3 mm逐渐减小。当PMMA/PU=8:2时,材料综合性能最佳,透明度为91.9%,拉伸强度达到37.7 MPa,冲击强度19.3 kJ/m2,邵氏硬度86.4?,弹性模量3.0 GPa。PU为主体复合材料随PMMA含量增加,其拉伸强度和硬度明显增大,材料表面致密度提高,微区尺寸减小。热机械分析表明,不同相的玻璃化转变温度随着主体组分含量升高而相互远离,弹性模量随着PMMA含量的增加而升高。PMMA-PU梯度材料研究表明,梯度区的形成与PU预聚温度和预聚时间密切相关。随着PU预聚温度升高以及预聚时间延长,材料透明度和抗冲击强度先上升后下降。预聚温度为65℃,预聚时间为4 h时,材料综合性能最佳,透明度80.1%,冲击强度达到177.8 kJ/m2,PMMA侧邵氏硬度84.3?,PU侧邵氏硬度73?,并在显微结构中出现定向的组分梯度变化区。层合玻璃研究表明,以复合材料和梯度材料为中间层,制备出的有机―无机层合玻璃随中间层PU含量增大,光学性能变化趋势与中间层基本相似,剪切强度先上升后下降。以PU含量为85%的复合材料制备出的有机―无机层合玻璃性能最佳,透明度为88.7%,剪切强度达到2.81MPa。层合玻璃湿热老化实验表明,随着湿热老化时间延长,两种中间层制备的层合玻璃透明度均下降,剪切强度持续升高。PU含量为80%的梯度材料制备的层合玻璃,其透明度保持在82%,剪切强度由1.22 MPa增长至2.26 MPa。使用梯度中间层制备的层合玻璃湿热老化性能更优。