TPU对POM低温韧性的影响

通过熔融共混法制备出聚甲醛(POM)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料。采用差示扫描量热仪测试(DSC)、脆化温度测试、扫描电子显微镜(SEM)、力学性能测试分析了TPU添加量与POM复合材料结晶度和低温性能的关系。结果表明:随着TPU添加量的增加,POM/TPU的常温和低温韧性增大,当TPU含量为10%时,POM/TPU复合材料脆性温度为-39℃,在-30℃下POM复合材料的缺口冲击强度提高了47%;TPU的加入降低了POM/TPU的结晶度,对POM有良好的低温增韧作用。     

强拉伸场诱导PP/TPU复合材料纤维化结构的形成及性能研究

通过熔融共混的方法制备了聚丙烯/聚氨酯(PP/TPU)复合材料，TPU在PP/TPU复合材料中呈现“海-岛”结构分布，导致复合材料具有较低的力学强度。通过施加强拉伸场，PP/TPU复合材料的相对结晶度显著提高，并且随着拉伸比的增加，复合材料的结晶度和取向度逐渐增加；此外，通过在PP/TPU复合材料中增容剂的引入，显著改善了TPU在PP基体中的分散性。在较高拉伸比下，PP/TPU复合材料内部能够形成纤维化结构，使PP材料的拉伸强度从约30 MPa(DR=1)提高到了约320 MPa(DR=8),提高幅度约966%。相比于口模拉伸的纯PP材料，TPU和增容剂的引入能够使口模拉伸的复合材料在具有较高拉伸强度的同时，具有较好地韧性。因此，通过协同调控口模拉伸成型强拉伸场和增容剂，可以获得同时增强增韧的PP复合材料，为PP的改性提供了一种新的方法。     

CSW/TPU复合材料的制备及性能

采用熔融共混技术制备了硫酸钙晶须(CSW)填充改性的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合材料(CSW/TPU),讨论了CSW对复合材料的力学性能、加工性能和热性能的影响。结果表明,CSW含量对CSW/TPU复合材料的力学性能有明显影响,CSW质量分数为5.0%时,CSW/TPU复合材料的综合力学性能较好。转矩流变仪分析表明,CSW的加入使得复合材料的加工性能变好。热重分析发现,CSW的加入并未对TPU的分解温度产生明显影响。     

国内外热塑性聚氨酯材料的技术和应用进展

概述了国内外热塑性聚氨酯(TPU)材料的发展历程，介绍了超临界发泡TPU(ETPU)、纤维增强TPU复合材料、无卤阻燃TPU、漆面保护膜用TPU和TPU的回收再生等5个方面的应用发展。     

热塑性聚氨酯防辐射复合材料的性能

通过机械共混法制备了La2(CO3)3,Ce2(CO3)3,Pr2(CO3)3,Nd2(CO3)3/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料,研究了镧系碳酸盐/TPU复合材料的防辐射性能,讨论了添加La2(CO3)3/TPU回收料对其力学性能和屏蔽性能的影响.结果表明,在120 kV的入射管电压下,当镧系碳酸盐用量低于400份时,La2(CO3)3/TPU,Ce2(CO3)3/TPU,Pr2(CO3)3/TPU,Nd2(CO3)3/TPU复合材料的防辐射性能基本相当;当镧系碳酸盐用量超过400份时,Nd2(CO3)3/TPU复合材料的防辐射性能最好.在入射管电压为70～120 kV时,4种镧系碳酸盐/TPU复合材料的防辐射性能随着入射管电压的增加先增强后减弱,在85～105 kV出现峰值;除了Ce2(CO3)3/TPU复合材料以外,随着镧系元素原子序数的增加,其他复合材料的最佳防辐射峰值右移,且范围变宽.添加回收La2(CO3)3/TPU对La2(CO3)3/TPU复合材料的防辐射性能影响不大,只是其力学性能有所下降,但仍然能满足使用要求.     

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。     

界面作用对热塑性聚氨酯/热塑性淀粉复合材料性能的影响

采用双螺杆挤出制备热塑性聚氨酯(TPU)/热塑性淀粉(TPS)复合材料。研究了界面作用对复合材料机械性能的影响;考察了增韧剂种类和含量、淀粉形态和含量对TPU/TPS复合材料机械性能、耐水性能与降解性能的影响;通过红外光谱和扫描电镜对TPU/TPS界面进行了分析。结果表明,聚烯烃弹性体(POE)对TPU/TPS具有良好的增韧效果,对淀粉进行热塑化,可增强淀粉与TPU界面相互作用,从而有效地提高复合材料的机械性能。当TPS用量达到20份,POE用量10份时,TPU/TPS耐折弯次数超过30 000次,其缺口冲击性能、拉伸性能与纯的TPU相当,而其最大吸水率仅为6.2%,7周的生物降解率较TPU提高了6.8倍。     

TPU/PTW/GF复合材料力学性能的研究

以乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(PTW)为相容剂,采用平行同向双螺杆挤出机共混挤出制备了无碱玻璃纤维(GF)增强热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合材料。研究了PTW对GF增强聚酯型TPU和聚醚型TPU复合材料力学性能的影响及其微观形貌特征。结果表明:PTW是GF和TPU的有效相容剂;添加6%PTW的增强TPU复合材料的各项性能较佳;GF含量在20%⁴0%之间时增强效果最为明显;PTW与聚酯型TPU的相容性好于聚醚型TPU;电镜照片显示,复合材料中的GF与基体树脂具有较强的界面作用。     

SBR/TPU的分子动力学模拟及耐热性能

为提高热塑性聚氨酯(TPU)的耐热性能,通过密炼共混、热压成型工艺,选取丁苯橡胶(SBR)对2种TPU进行物理共混改性,制备了TPU/SBR复合材料,探讨了TPU的不同软段结构对复合材料力学性能和热性能的影响,并结合分子动力学(MD)模拟分析不同软段结构TPU/SBR复合体系分子之间的相互作用。结果表明:聚酯型TPU比聚醚型TPU的力学性能好,热稳定性好;SBR的加入使得2种TPU的耐热性能均有提高,且聚醚型TPU/SBR复合材料的耐热性能大于聚酯型TPU/SBR复合材料,但它们的力学性能都有不同程度的降低。通过分子动力学(MD)模拟分析,相同比例下复合材料的Huggins-Flory相互作用参数(χ)和混合能(Emix),PTTPU/SBR均小于PCTPU/SBR,可以预测PTTPU与SBR两者具有更好的的相容性。对2种复合材料的径向分布函数的分析进一步证明PTTPU/SBR的相容性大于PCTPU/SBR的相容性,模拟结果与实验结果一致。     

TPU/ATH复合材料热老化性能研究

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)具有较广泛的应用,并且在有机领域获得了较高的评价。但由于TPU自身的不足,经常导致一些事故的发生。人们发现一些无机粒子其化学性质稳定,并且受热分解时吸热脱水过程可以延缓聚合物的燃烧。故以热塑性聚氨酯弹性体(TPU)和氢氧化铝(ATH)为主要原料,采用溶液共混法制备TPU/ATH复合材料,着重研究了TPU/ATH复合材料老化后的力学性能和热性能。结果表明,从力学性能上看,随着老化时间的推移,TPU/ATH复合材料的力学性能逐渐降低。红外图谱分析,老化时间168h之内,老化导致的TPU大分子链的断裂引起力学性能的下降。老化时间0~24h之内,由于分子链断裂导致复合材料结晶度减小,老化时间为24h的复合材料的结晶度低于老化前复合材料的结晶度。采用XRD计算复合材料的结晶度与DSC的计算结果基本符合。     

纳米二氧化硅协同TPU增强ABS制备三元3D打印复合材料及其性能研究

将纳米二氧化硅(SiO_2)加入到丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)/热塑性聚氨酯(TPU)二元体系中,制备纳米SiO_2增强的ABS/TPU三元复合材料,通过傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、热变形温度(HDT)、冲击性能和线性尺寸收缩率测试等研究不同含量SiO_2对ABS/TPU合金耐热性和力学性能影响。结果表明,ABS/TPU复合材料的熔体流动速率随着纳米SiO_2含量的增加而呈下降。SiO_2-ABS/TPU复合材料的拉伸强度和断裂伸长率与ABS/TPU合金没有明显的差异,而复合材料的冲击强度有较大提高,当SiO_2含量为2%时,复合材料的冲击强度达到最大值,较ABS/TPU提高了65. 5%。热性能分析表明,SiO_2的加入使复合材料的热变形温度和维卡软化温度提高,线性尺寸收缩率降低,提高了复合材料的热稳定性,克服了ABS作为3D打印耗材的收缩易变脆、易翘曲的缺点。     

TPU/ATH/云母复合材料的制备及阻燃性能研究

以经表面处理或未经表面处理的氢氧化铝(ATH)与云母、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)制备复合材料。采用垂直燃烧法和极限氧指数法研究了TPU/ATH和TPU/ATH/云母复合材料的阻燃性能,考察了ATH及云母的用量对复合材料的阻燃性的影响。结果表明：当TPU与ATH质量比为100/（70~80）时,复合材料具有很好的阻燃性能;经表面处理的ATH可以进一步改善复合材料的阻燃性能;云母的加入不影响复合材料的阻燃性能,但能改善其加工性能,降低产品价格。     

PLA/TPU复合体系微孔发泡性能的研究

制备了PLA/TPU复合材料,以CO_2为发泡剂,利用间歇式超临界发泡技术研究PLA/TPU复合材料的微孔发泡性能,采用差示扫描量热法(DSC)和XRD研究PLA/TPU复合材料的结晶性能、热性能;用扫描电镜(SEM)研究复合材料的相容性以及发泡后的泡孔形态。结果表明:TPU对刚性材料PLA有一定的增韧效果;采用超临界CO_2发泡技术,TPU含量的增加会降低泡孔尺寸,玻璃化转变温度几乎不变,结晶温度增加,结晶度增大。     

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。     

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。     

无机纳米材料/热塑性聚氨酯复合材料的研究进展

无机纳米材料具有高熔点、高耐氧化等优异性能,在热塑性聚氨酯(TPU)复合材料中具有广阔的应用前景。简要综述了氮化硼(BN)、碳纳米管(CNTS)等不同无机纳米材料的基本性质和优异性能,重点介绍了无机纳米材料/TPU复合材料的制备方法、性能的研究进展,提出了制备无机纳米材料/TPU复合材料存在的问题,并对未来新型纳米复合材料的制备进行了展望。     

短纤维增强热塑性聚氨酯弹性体复合材料的性能研究

通过短切碳纤维(CF)与热塑性聚氨酯弹性体(TPU)共混改性制得一系列不同CF质量分数(含量)、不同方法处理CF的碳纤维/TPU复合材料。重点研究了不同CF质量分数和不同表面处理方法对碳纤维/TPU复合材料的微观形态、物理机械性能、热性能和动态力学性能的影响。研究结果表明:随着CF质量分数的提高,复合材料的杨氏模量和压缩模量逐渐提高,当CF质量分数为25%时,拉伸强度出现最大值。热性能和动态性能也均以CF质量分数为25%时最佳。各种表面处理中以胺基硅烷KH5501处理CF对CF/TPU复合材料的机械性能和热稳定性改善效果明显;而TCA-K44和浓硝酸氧化刻蚀CF/TPU复合材料则表现出较好的韧性和弹性。SEM分析结果表明,TPU与CF间具有很好的粘接。     

聚氨酯/纳米碳酸钙改性聚甲醛的研究

采用机械共混方法,制备了聚甲醛/热塑性聚氨酯/纳米碳酸钙(POM/TPU/nano-CaCO3)复合材料。研究了TPU/nano-CaCO3配比及用量对复合材料力学性能的影响,并用差热分析仪(DSC)及偏光显微镜(PLM)对复合材料的结晶性能和微观形态结构进行了分析。结果表明:当TPU与nano-CaCO3的总用量为10份,其中TPU与nano-CaCO3的质量比为7:3时,体系的缺口冲击强度出现最大值12.84kJ/m2,比纯POM提高了88.5%。同时TPU和nano-CaCO3的加入降低了POM的结晶度,缩小了球晶尺寸。     

氧化石墨烯/聚氨酯复合材料的制备及性能研究

采用溶液共混浇注成膜法制备氧化石墨烯/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料,并对其结构和性能进行研究。结果表明:氧化石墨烯在TPU基体材料中分散较好;随着氧化石墨烯用量(0～5份)的增大,氧化石墨烯/TPU复合材料的拉伸强度增大,拉断伸长率未明显下降;当相同用量(均为1份)的氧化石墨烯、碳纳米管、石墨和炭黑分别填充TPU时,氧化石墨烯/TPU复合材料物理性能提高幅度最大,补强性能最好。     

TPU对PBS/滑石粉复合材料的增韧改性

采用热塑性聚氨酯弹性体(TPU)对PBS/滑石粉复合材料进行了增韧改性,研究了改性后材料力学性能、结晶性能、热性能和断面形貌的变化。力学性能测试结果表明:TPU的加入明显提高了复合材料的缺口冲击强度,当TPU质量分数为5%时,复合材料的缺口冲击强度提高了115%;DSC和XRD结果表明:改性后复合材料的结晶度较PBS/滑石粉复合材料降低14.32%;通过SEM的观察:改性后的复合材料发生了明显的塑性形变。研究表明:TPU对PBS/滑石粉复合材料的增韧效果明显,且其增韧过程可以用半互穿网络聚合物的增韧机理来解释。