聚乳酸/聚氨酯共混物的力学行为与形态研究

采用双螺杆挤出机制备了一系列聚乳酸(PLA)/热塑性聚氨酯(TPU)共混物,通过万能试验机、悬臂梁冲击试验机和动态力学分析仪对PLA/TPU共混物进行力学性能测试,并对不同拉伸状态下的试样和冲击断面分别进行扫描电子显微镜观察。结果表明,随着TPU含量的增加,PLA/TPU共混物的断裂伸长率和冲击强度显著增大,且储能模量降低,损耗模量升高,其拉伸断面呈现出液滴态一粗纤态一细纤态的演变;当TPU含量达到40%(质量分数,下同)时,PLA/TPU共混物的断裂伸长率和冲击强度分别比纯PLA增加了300%和13.5倍。     

纳米碳酸钙/TPU协同增韧PLA的形态及结晶性能研究

通过纳米轻质碳酸钙(NPCC)或热塑性聚氨酯(TPU)增韧聚乳酸(PLA),利用双螺杆挤出机进行不同组分比的聚乳酸基复合材料熔融共混,再利用注塑成型制备一系列PLA/TPU、PLA/NPCC和PLA/TPU/NPCC共混物。采用悬臂梁冲击试验机与万能实验机进行了力学性能测试,发现NPCC和TPU起到了较好的协同增韧效果;采用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、广角X射线衍射仪和偏光显微镜分别进行了复合材料的微观形态、结晶性能、结晶形态及结晶形貌测试,结果表明,NPCC较均匀地分散在PLA基体中,TPU以短纤状存在于PLA基体中,NPCC或TPU的加入都降低了PLA的玻璃化转变温度和结晶度。     

环氧大豆油反应增容对PLA/TPU共混物性能的影响

以热塑性聚氨酯(TPU)为增韧剂、环氧大豆油(ESO)为反应型相容剂,采用熔融共混制备了PLA/TPU/ESO复合材料,研究了ESO的含量对复合材料性能的影响。利用傅里叶红外光谱分析(FTIR)、力学性能测试、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TGA)、动态力学性能分析(DMTA)、扫描电子显微镜(SEM)进行测试,结果表明,加入ESO后,PLA/TPU共混物的力学性能显著提升,其中,84PLA/10TPU/6ESO复合材料的综合性能最佳,与纯PLA相比,其断裂伸长率和冲击强度分别提升了32倍和8倍,拉伸强度下降了20%,但是,韧性较高,这是由于,ESO与PLA/TPU发生反应,形成PLA-g-TPU共聚物,充当PLA和TPU界面之间的桥梁,提高了PLA与TPU的相容性。     

热塑性聚氨酯弹性体/聚乳酸复合材料的配方与性能研究

通过挤出成型制备热塑性聚氨酯弹性体（TPU）/聚乳酸（PLA）复合材料,研究增塑剂邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和环烷油及钛酸酯偶联剂TCA-101对复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明：DBP和环烷油对TPU/PLA复合材料具有良好的增塑效果,其加入有利于复合材料的挤出加工,但DBP会使复合材料的力学性能降低;钛酸酯偶联剂TCA-101对复合材料具有良好的补强作用;当TPU、PLA、环烷油用量分别为178,20和2 g时,复合材料的拉伸强度达100.54 MPa,拉断伸长率达429%。     

PLA/TPU/HCNTs三元共混物的制备与性能

利用熔融共混法制备了聚乳酸(PLA)/热塑性聚氨酯(TPU)/羟基化碳纳米管(HCNTs)三元共混物,对共混物熔体流变行为、结晶行为、拉伸性能和电性能进行了表征。流变测试结果表明:TPU的引入对PLA复数黏度的影响较小,而含HCNTs的三元共混物的流变逾渗阈值在1%～2%之间,含量超过2%以后,低频区复数黏度出现明显变化;DSC结果表明:TPU的引入有利于PLA结晶,而HCNTs含量的变化对PLA结晶的影响较小,HCNTs成核效应不明显;力学测试结果表明:当HCNTs含量为1%时,PLA/TPU/HCNTs三元共混物的力学性能最佳,断裂伸长率达到最大值,为96.9%,屈服强度为27.4 MPa;电性能测试表明,共混物电逾渗阈值在2%～4%之间,与纯PLA相比,共混物的电导率变化约7个数量级。     

压力和TPU协同影响的PLA基复合材料力学行为

成型压力与分散相含量对复合材料力学性能影响较大，为了研究二者对聚合物基复合材料力学性能的协同影响机理，采用熔融沉积法制备了具有多层封装结构的聚乳酸/热塑性聚氨酯弹性体/埃洛石纳米管(PLA/TPU/HNTs)复合材料试样；然后，利用差示扫描量热仪(DSC)表征了材料的热物理性能，设置热压温度为215℃,利用真空压膜机在不同压力下热压成型；对制备的复合材料进行拉伸和冲击韧性测试，并利用偏光显微镜(POM)观察其断面形貌。结果表明，复合材料在分层断裂的过程中，其应力应变曲线呈现特殊的双峰结构。TPU含量和压力对PLA基复合材料力学性能具有分段影响效果，1.11 MPa压力下，材料的韧性及塑性均随着TPU含量的增加而逐渐提升，力学强度下降；而在2.22 MPa压力下，TPU含量对复合材料的性能影响不显著。     

异氰酸酯反应增容PA11/TPU复合材料制备及性能

以聚酰胺11(PA11)和热塑性聚氨酯弹性体(TPU)为原料,4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)为增容剂,采用熔融共混法制备PA11/TPU复合材料。研究不同含量的MDI对复合材料的力学性能、微观形态及非等温结晶性能的影响。结果表明:随着MDI含量的增加,复合材料的拉伸强度增大,冲击强度先增大后减小。当MDI含量为0.8%时,复合材料的力学性能达到最佳,拉伸强度为66.3 MPa,断裂伸长率为123%,冲击强度达到10 k J/m2,较不加MDI的复合材料增加了45%,此时PA11和TPU的相容性较好,分子间交联程度适中。非等温结晶分析表明:Mo法适用于处理PA11/TPU复合材料的非等温结晶过程;在非等温结晶过程中,MDI的加入对复合材料的非等温结晶行为产生影响,MDI的加入抑制了分子链的运动,使结晶速率下降。     

改性云母对PLA/TPU共混物结晶和热性能的影响

以聚乳酸(PLA)为基体,热塑性聚氨酯(TPU)为增韧相,改性云母(Mica)为增强相,利用挤出熔融混合法制备了一系列PLA/TPU/Mica复合材料。采用扫描电子显微镜、广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪和维卡软化仪测试了复合材料的形态、结晶性能和热性能。结果表明:添加2.5%的Mica后,PLA/TPU共混物的结晶度下降了2.77%,热变形温度提高了6.7℃;同时,改性后的Mica具有良好的分散形态,当2.5%的Mica经硅烷偶联剂改性后,其共混物结晶度仅下降了1.06%,热变形温度提高了8.5℃;与钛酸酯偶联剂改性的Mica相比,硅烷偶联剂改性的Mica能够更好地改善共混物的耐热性。     

熔融沉积方式对PLA/TPU体系冲击性能的影响

以聚乳酸(PLA)为基体、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)为改性剂,采用熔融共混法通过双螺杆挤出造粒,并经线材机制得直径为(1.75±0.05)mm的三维（3D）打印线材,再进行熔融沉积成型(FDM)为PLA/TPU 3D打印制品。通过摆锤式冲击试验机、扫描电子显微镜等仪器设备研究了相形态（TPU含量）和沉积方式对PLA/TPU体系冲击性能的影响。结果表明,TPU的加入使PLA冲击韧性增强,提高幅度为631.0 %;熔融沉积方式对PLA/TPU共混体系缺口冲击强度有显著的影响,其中45 °/45 °时冲击强度较高,提高幅度为101.9 %;该研究可以为设计FDM模式的3D打印工艺参数提供科学依据。     

用于3D打印的热塑性聚氨酯弹性体

研究了用于熔融沉积成型(FDM)3D打印技术的3种新型热塑性聚氨酯弹性体(TPU)的性能,并与传统的热塑性塑料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)、聚乳酸(PLA)和尼龙进行了对比。结果表明,在三种TPU中,Armadillo是最硬的,具有最佳的拉伸强度和耐磨性能;Ninji Flex是最柔软的,具有最大的拉断伸长率;Cheetah是有弹性的,具有最佳的韧性。     

PLA/EGMA/CNTs复合材料的制备与性能研究

采用反应共混法制备了聚乳酸/乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(PLA/EGMA)共混物及PLA/EGMA/碳纳米管(CNTs)复合材料,并对复合材料的熔体流变行为、结晶行为和拉伸性能进行了表征。流变测试结果表明,EGMA和CNTs的加入均可提高PLA的储能模量及熔体强度。DSC测试结果表明,EGMA的添加会使PLA的结晶受到抑制,CNTs则因其成核作用而有利于结晶。偏光显微镜(POM)测试结果表明,球晶径向生长速率随着EGMA及CNTs的添加而逐渐降低。拉伸性能分析结果表明,当PLA/EGMA=80/20时,复合材料的断裂伸长率随着CNTs含量的增加呈现先增大后减小的趋势,并在CNTs含量为2.0%时达到最大值26.7%。     

PTW增强POM/TPU复合材料的制备及性能研究

以钛酸钾晶须(PTW)为增强体,采用熔融共混和注射成型法,制备了聚甲醛(POM)/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/PTW复合材料。研究了PTW含量对POM/TPU复合材料力学性能的影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)分析了冲击断面形貌。结果表明,TPU的加入有效改善了纯POM的韧性,当TPU含量为10%(质量分数,下同)时,缺口冲击强度是纯POM的2.5倍,但拉伸强度和弯曲强度有所下降;PTW的加入对POM/TPU有较好的增强效果,当PTW含量为15%时,复合材料的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、缺口冲击强度分别为35.91 MPa、24.17%、144.94MPa、12.26GPa、112.1kJ/m2,拉伸模量、弯曲模量、缺口冲击强度与POM/TPU相比分别提高了14.7%、54.2%和9.2%,综合力学性能达到最佳。     

PLA/PVA复合材料的制备与性能

以聚乳酸(PLA)、热塑性聚乙烯醇(PVA)为原料,采用熔融共混法制备了热塑性PLA/PVA复合材料。通过万能试验机、冲击试验机、熔体流动速率测试仪及扫描电子显微镜对复合材料的拉伸性能、冲击性能、流动性能及微观形貌进行了表征。结果表明:随着热塑性PVA含量的增加,复合材料的拉伸强度及断裂伸长率呈下降趋势;冲击强度及熔体流动速率呈先增加后下降趋势。     

转速对PP-g-MA改性石墨烯/TPU/PP复合材料力学和电学性能的影响

以热塑性聚氨酯(TPU)和聚丙烯(PP)为基体,石墨烯为导电填料,聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MA)为界面增容剂,制备了石墨烯/TPU/PP/PP-g-MA导电复合材料。研究了螺杆转速对复合材料力学性能和电学性能的影响以及石墨烯在复合材料中的选择性分布状态。结果表明,随着螺杆转速从10 r/min提高到50 r/min,复合材料的拉伸强度提高了103.62%,断裂伸长率提高了161.47%,电导率提高了155.49%,体系中石墨烯选择性分布在TPU中,石墨烯/TPU在基体中则形成了共连续的导电网络。     

口模拉伸增强增韧聚甲醛/热塑性聚氨酯复合材料的研究

采用口模拉伸技术制备了高取向的聚甲醛/热塑性聚氨酯(POM/TPU)复合材料,通过调节TPU的含量以及引入拉伸应力场,研究了口模拉伸前后材料的微观结构和力学性能。结果表明,口模拉伸可以有效促进TPU在POM基体中的分散;而且,经口模拉伸后高取向度的POM/TPU复合材料表现出更优异的力学性能。与纯POM相比,在拉伸比为4、TPU质量分数为10%的情况下制备的POM/TPU复合材料,其拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率和缺口冲击强度分别提高至250.6 MPa、2 311.8 MPa、45.2%和10.0 kJ/m~2,显著改善了POM材料的服役性能。     

EG-TPU/PEG相变储能材料的结晶及力学性能研究

以高导热多孔隙膨胀石墨(EG)和热塑性聚氨酯弹性体(TPU)为支撑材料,以聚乙二醇(PEG)为相变材料,利用挤出成型工艺制备EG-TPU复合材料,再通过注塑成型制备EG-TPU/PEG复合相变储能材料。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、广角X射线衍射(WAXD)、差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)和万能实验机对试样进行形貌、结晶及力学性能测试。结果表明,PEG充分地进入到EG孔隙中,EG和TPU的引入并未改变PEG的结晶形态,但降低了PEG的结晶度和晶体完善度。添加10%TPU可以使复合相变材料的冲击强度和拉伸强度较纯PEG的分别提高87%和85%左右。     

共混型PVDF/TPU复合材料的制备与性能研究

为了改善热塑性聚氨酯(TPU)的力学性能及形状记忆性能,采用聚偏氟乙烯(PVDF)为共混改性剂,并经熔融共混法制备了不同PVDF含量的PVDF/TPU复合材料。采用傅里叶红外光谱分析、X射线衍射、扫描电子显微镜、拉伸和形状记忆测试等表征了所得复合材料的微观结构及性能。结果表明,PVDF与TPU间通过氢键形成了强相互作用。PVDF的加入促进了TPU的结晶。与纯TPU相比,PVDF/TPU复合材料的定伸应力升高。加入PVDF后,PVDF/TPU复合材料的形状固定率升高,形状回复率降低。综合拉伸和形状记忆测试结果,当PVDF的质量分数为5%时,PVDF/TPU复合材料的性能最佳。     

聚氨酯/纳米二氧化硅/POM复合材料的研究

通过熔融共混,用热塑性聚氨酯弹性体(TPU)将纳米二氧化硅(nano-SiO2)进行包覆制备了复合增韧剂,然后将复合增韧剂与聚甲醛(POM)进行共混制备了纳米复合材料,研究了复合增韧剂不同用量对复合材料的力学性能与结晶性能的影响.实验结果表明,TPU/nano-SiO2的相互作用能提高TPU/nano-SiO2与POM的界面相容性,使TPU/nano-SiO2均匀地分散在POM中.当POM/TPU/nano-SiO2质量比为100/10/1时,与纯聚甲醛相比,拉伸强度提高了20%,弹性模量提高了78.3%,冲击强度提高了175%,加入复合增韧剂后,球晶尺寸大幅减小;复合材料在断裂过程中发生塑性变形,韧性较好;增韧剂对聚甲醛基体有异相成核作用,同时提高了其结晶温度.     

聚丙烯接枝马来酸酐增容聚氨酯/聚丙烯复合体系

采用热塑性聚氨酯(TPU)对聚丙烯(PP)进行增韧改性,选取TPU/PP质量分数比10/90的配方添加聚丙烯接枝马来酸酐(MAH-g-PP)进行增容改性。通过拉伸测试、冲击测试表征力学性能,差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射(WAXD)表征结晶性能,动态流变测试表征TPU和PP的相容性。结果显示,TPU对PP有明显的增韧作用,TPU质量分数25%时,冲击强度达到6 610.9 J/m²,较纯PP提高了1.66倍,MAH-g-PP增容后,TPU/PP复合材料的冲击强度继续提高,MAH-g-PP质量分数0.6%时,冲击强度达到7 693.1 J/m²。TPU和PP共混促进了PP β晶型的形成,使结晶度下降,结晶温度升高,MAH-g-PP增容使TPU/PP复合材料结晶度和结晶温度都提高,2.4%MAH-g-PP增容TPU/PP(10/90)的复合材料结晶温度、结晶度和半结晶时间分别达到123.7℃、38.9%及0.31 min,同时,体系中的β晶型消失。     

聚乳酸／聚氨酯弹性体共混复合材料结构与性能研究

采用综合性能优良的聚氨酯弹性体(TPU)与聚乳酸(PLA)共混复合,以改善PLA的力学韧性.应用动态力学性能分析(DMA)对共混体系的相容性进行了研究,应用扫描电镜(SEM)对其脆断断面和冲击断面形貌进行了分析.研究结果表明:TPU的加入显著提高了PLA的力学性能,加入质量分数为20%的TPU即可使其断裂伸长率达350%,缺口冲击强度达25 kJ/m2,并保持了较高的拉伸强度;TPU在PLA连续相中呈均匀的小球状分散,当其质量分数达到30%时,共混体系趋于双连续结构,具有较好相容性;其冲击断面粗糙不平,为典型的韧性破坏,表明TPU对PLA起到有效的增韧作用.