熱塑性聚氨酯-無(wú)機(jī)粒子功能復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、熱塑性聚氨酯(TPU)硬度高且富有彈性，具有良好的耐油性、耐臭氧性，以及優(yōu)異的低溫性能，因而應(yīng)用廣泛。但是由于其強(qiáng)度不高，耐熱性差，易燃，并且在高溫下容易發(fā)生軟化、分解，使機(jī)械性能急劇下降，一般情況下它的長(zhǎng)期使用溫度不能超過(guò)80℃，短期使用溫度不能超過(guò)120℃，這大大限制了它的應(yīng)用范圍。如何在提高TPU耐熱性能的同時(shí)，保證其綜合性能不下降或不發(fā)生改變，是多年來(lái)人們對(duì)TPU性能研究的一個(gè)重點(diǎn)。無(wú)機(jī)材料普遍具有高熔點(diǎn)、高硬度、耐磨損、耐腐蝕

2、和良好的抗氧化性等特點(diǎn)。此外，無(wú)機(jī)納米粒子具有獨(dú)特的光、電、磁和化學(xué)特性，這為制備高性能、多功能復(fù)合材料指明了新的方向。近年來(lái)，無(wú)機(jī)粒子改性成為T(mén)PU改性的主要手段之一。本文選取了三種不同的無(wú)機(jī)粒子，采用溶液共混法制備了三種TPU/無(wú)機(jī)粒子功能復(fù)合材料，在提高TPU材料耐熱性和機(jī)械性能的同時(shí)，還改善了其阻燃性能和磁性能。
　　 首次將硅烷偶聯(lián)劑改性的硅藻土顆粒填充到TPU材料中，利用硅藻土顆粒的天然孔狀結(jié)構(gòu)，將TPU基體吸收到空

3、隙和表面而不能向外遷移，形成一種內(nèi)部機(jī)械嚙合的結(jié)構(gòu)，從而使得TPU與硅藻土之間的結(jié)合更為牢固。采用傅里葉紅外變換光譜(FTIR)、熱失重分析儀(TGA)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀(DMA)對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行表征。結(jié)果表明：TPU/硅藻土復(fù)合材料的力學(xué)性能和耐熱性明顯提高，其中復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度增幅達(dá)到62.2％。
　　 以表面偶聯(lián)化處理后的氫氧化鎂(MH)為改性劑，采用溶液共混法制備了TPU/MH復(fù)合

4、材料。通過(guò)FTIR、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、TGA、電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、DMA、ATS1004050型氧指數(shù)儀對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行表征。結(jié)果表明：TPU/MH復(fù)合材料的力學(xué)性能和耐熱性明顯提高，當(dāng)材料的熱失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到30%時(shí)，IPU/MH復(fù)合材料的熱分解溫度較純TPU提高了58℃。此外，MH的添加提高了TPU復(fù)合材料的阻燃性能，隨著MH含量的增加，TPU/MH復(fù)合材料的極限氧指數(shù)值(LOI)從20.5%提高至22.7%。

5、　　 首次采用醇熱法制備得到了晶相純、磁性?xún)?yōu)良的鈷鋅鐵氧體包覆碳納米管的復(fù)合材料，研究了不同化學(xué)計(jì)量的鈷鋅鐵氧體納米顆粒包覆MWCNTs納米復(fù)合材料的磁性能。通過(guò)溶液共混法將制得的MWCNTs/Co0.5Zn0.5Fe2O4磁性納米顆粒添加到TPU材料中，以改善TPU材料的力學(xué)性能和耐熱性，并賦予材料新的磁響應(yīng)性能。通過(guò)X射線(xiàn)衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)和振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)(VSM)、FE-SEM、TGA、電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、DMA