基于熔融沉积成型的聚乳酸/热塑性聚氨酯的制备与表征EI北大核心CSCD

通过熔融共混法制备了不同质量比的聚乳酸(PLA)/热塑性聚氨酯(TPU)共混物。采用旋转流变仪、扫描电镜、电子万能试验机及差示扫描量热仪等研究了共混物的动态流变行为、微观形貌、力学性能和热性能,并通过线材机牵引成直径为1.75 mm左右的线材进行熔融沉积成型(FDM)。结果表明,加入TPU后能提高材料的储能模量,使熔体弹性增强,利于熔融铺丝。TPU能改善材料的冲击韧性,且随着TPU含量的增加而增大。另外,PLA/TPU熔融共混后体系的结晶能力下降,对熔融沉积成型收缩翘曲具有抑制作用。当TPU质量分数为10%时,线材的熔融沉积成型效果最好。     

聚乳酸/聚氨酯复合材料的制备及性能研究

目的 以聚乳酸(PLA)为基材,制备聚乳酸/聚氨酯(TPU)复合材料,并研究复合材料的性能和TPU含量对复合材料的影响。方法 利用双螺旋杆挤出机将PLA和TPU熔融共混后挤出,得到含不同质量分数TPU(17%、20%、25%、33%、50%)的复合材料,对复合材料进行红外分析,测试不同含量TPU对其热稳定性能、动态热力学性能和流变特性的影响。结果 随着TPU含量的增加,复合材料的热稳定性能和韧性变好;在流变实验中复合材料表现出剪切变稀的特点,且TPU质量分数为33%时复合材料所表现出的各项性能最优。结论 TPU的加入可以改善PLA脆性大、韧性小的缺陷,并获得热力学性质稳定、兼具2种材料的优势并且具有环境友好性的复合材料。     

热塑性聚氨酯/聚乙烯醇共混材料制备及性能

通过溶液共混的办法,制备了热塑性聚氨酯(TPU)/聚乙烯醇(PVA)共混材料。通过FI-IR、DMTA初步考查了两相的相互作用;同时对共混材料的水溶胀性能进行了表征。结果表明, TPU/PVA两相存在氢键作用,具有一定的相容性;共混材料吸水率随着PVA的加入而逐渐增大,两相配比为7:3时,共混材料力学性能最佳。     

氯化聚丙烯/聚氨酯共混物的分子间相互作用及热性能

用FT-IR、DSC及TG研究了氯化聚丙烯(CPP)／聚氨酯(PU)二元共混物的相容性．结果表明，共混物中PU分子的C=O键伸缩振动吸收峰红移，说明PU分子的C=O与CPP分子间存在相互作用，其作用形式主要为C=O键与CPP分子中C-Cl键的偶极-偶极相互作用或C=O与CPP中α氢的氢键作用．这种相互作用是CPP与PU相容的分子基础，使共混物两组分之同具有好的相容性，DSC扣TG分析结果均证明了此点。此外，加入PU可以显著提高CPP的热稳定性。     

聚氯乙烯与热塑性聚氨酯共混材料的制备及性能

采用挤出注塑的方法制备聚氯乙烯(PVC)和热塑性聚氨酯(TPU)共混材料。探讨了PVC与TPU共混比、增塑剂、热稳定剂、填料等因素对共混材料拉伸强度、断裂拉伸应变等力学性能的影响。结果表明:PVC/TPU(质量比)为70/30,增塑剂为50份,稳定剂为2份,纳米活性碳酸钙为30份时材料的力学性能较好,实现了对PVC的增韧。     

不同聚乳酸对聚乳酸/淀粉共混复合膜的影响

目的探究不同聚乳酸基材对聚乳酸/热塑性淀粉共混复合膜基础性能的影响,筛选最适合的聚乳酸基材。方法选取REVODE 101,REVODE 110,REVODE 711B等3种聚乳酸原材料作为基材,与热塑性淀粉共混,采用热压法制备复合膜,并对复合膜进行动态热力学性能、力学性能、透湿性、水溶性及水分含量的表征。结果以REVODE110为基材制备的复合膜玻璃化转变温度(tg)最高,在增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯质量分数为20%时tg为36.16℃,室温下稳定性最佳;其力学性能、透湿性以及水溶性与REVODE101复合膜相近,且显著优于REVODE 711B复合膜,3种复合膜透光性无显著差异,透光率T600均在14%左右。结论 3种聚乳酸材料中,REVODE 110是最适宜制备聚乳酸/淀粉复合膜的聚乳酸基材。     

尼龙6/聚乳酸共混物的结构及性能

采用熔融共混法制备了尼龙6/聚乳酸(PA6/PLA)共混物,探索性研究了聚乳酸(PLA)部分替代尼龙6(PA6)的可行性。通过力学性能测试、扫描电镜(SEM)形态观察和热稳定性分析,研究了共混物的性能。研究结果表明,当PLA的含量不超过30%时,PA6/PLA共混物的拉伸强度在纯PA6拉伸强度的96%以上,拉伸模量是纯PA6的1.16～1.6倍;维卡软化点在173℃以上,热稳定性良好;形态观察发现共混物中PA6和PLA两相界面结合紧密,具有良好的相容性。而当PLA的含量超过40%时,PA6/PLA共混物的拉伸强度和热稳定性明显降低。     

HPVC／TPU共混物的相容性研究

用傅立叶变换红外不谱，动态力学分析，对高聚合度聚氯乙烯／热塑性聚氨酯共混物的相容性进行了研究。结果表明，共混物中ＴＰＵ分子上的氨基与ＨＰＶＣ分子上的氯形成了类氢键结构。ＨＰＶＣ与ＴＰＵ分子间有一定的相容性，并且ＴＰＵ的结构组成与共混对体系的相容性有较大的影响。     

聚乳酸/柠檬酸基聚酯共混物的降解性能

采用熔融共混制备了聚乳酸/柠檬酸基聚酯(PLA/PEGCA)共混物(质量比85/15),通过对共混物在缓冲溶液中的失重率、吸水率、PLA相对分子质量、表面形貌和力学性能的测定,研究了其降解行为,并同纯PLA做了对比。结果表明,由于PEGCA的亲水性强,缓冲溶液容易渗透到材料内部,所以PLA/PEGCA共混物相对于纯PLA有更好的降解能力。12周时,PLA/PEGCA共混物的失重率与吸水率分别为0.8%和13.0%,明显大于纯PLA。共混物中PLA的组分相对分子质量下降程度大于纯PLA。随着降解时间的延长,共混物表面出现明显裂纹,力学性能降低,12周后冲击强度和拉伸强度分别为7.8 MPa和11.3 MPa,而纯PLA变化不大。     

聚环氧棕榈油/聚乳酸共混物的动态硫化制备与性能

聚乳酸（PLA）具有优异的力学性能,无毒性、可再生、可生物降解,且生物相容性好,是目前应用最广泛的生物基塑料之一。然而,PLA价格高、脆性大、韧性差等缺点严重限制了其在更多领域的应用。为克服这些缺点,采用双螺杆挤出和注塑成型技术制备生物基的聚环氧棕榈油（PEPO）/聚乳酸（PLA）共混物以增强PLA的韧性,表征了共混物的结晶行为、流变性能、力学性能、热稳定性和微观形貌,以揭示PEPO与PLA的动态硫化机制及PEPO橡胶相对PLA的增韧机制。结果表明：环氧棕榈油（EPO）与PLA熔融共混过程中,EPO在阳离子引发剂的作用下发生自聚,进而在PLA基体中形成颗粒状PEPO橡胶相;两相结构的形成使共混物受力时发生塑性形变,导致PLA的韧性显著提升;当PEPO的用量为20wt%时,共混物的断裂伸长率和拉伸韧性分别从纯PLA的10%和4.7 MJ/m³提高至100%和30.4 MJ/m³,但其拉伸强度、拉伸模量、储存模量和玻璃化转变温度均呈现下降趋势。     

功能化改性还原氧化石墨烯-碳纳米管/热塑性聚氨酯复合材料膜的制备及性能

为提高热塑性聚氨酯(TPU)的阻隔及抗静电性能,首先,向功能化改性还原氧化石墨烯(FRGO)中加入原始碳纳米管(CNTs),并通过非共价改性制得在N, N-二甲基甲酰胺(DMF)中均匀分散的杂化粒子FRGO-CNTs;然后,在涂膜机上通过溶液涂覆法制备了FRGO-CNTs/TPU复合材料膜;最后,利用FTIR、XRD、XPS、FE-SEM、TG、氧气透过仪、高阻计及万能试验机对FRGO-CNTs/TPU复合材料膜的结构和性能进行了表征。结果表明:FRGO与CNTs之间通过π-π共轭作用发挥协同效应,并且所制备的FRGO-CNTs与TPU基体的相容性较好;当FRGO-CNTs含量(以TPU为基准)为2.0wt%时,复合材料膜的热分解温度提高了49℃,氧气透过率下降了53.7%;大比表面积的FRGO与高长径比的CNTs能在TPU基体中构建导电网络;当FRGO-CNTs含量仅为0.8wt%时, FRGO-CNTs/TPU复合材料膜的体积电阻率就能下降7个数量级。与此同时,随FRGO-CNTs含量的增加,复合材料膜的拉伸强度和断裂伸长率均先上升而后下降。      

功能三维石墨烯-多壁碳纳米管/热塑性聚氨酯复合材料的制备及性能

采用水热还原法将羧基化多壁碳纳米管（MWCNTs—COOH）接枝到氧化石墨烯（GO）上,经冷冻干燥得到三维石墨烯-多壁碳纳米管气凝胶（GA-MWCNTs）,再以热塑性聚氨酯（TPU）为填充体,通过真空浸渍法制得三维石墨烯-多壁碳纳米管/热塑性聚氨酯（GA-MWCNTs/TPU）复合材料。借助FTIR、Raman、XPS、TEM、SEM,对GA-MWCNTs的化学结构、微观形貌进行表征,并通过TGA-DSC、电阻测量仪和力学试验机,分析MWCNTs—COOH质量分数对GA-MWCNTs/TPU复合材料性能的影响。结果表明:MWCNTs—COOH在GO片层间起到交联和支撑作用,形成了蜂窝状三维网络结构,其孔径约为1.2 mm;当MWCNTs—COOH质量分数（以120 mg GO为基准）为10wt%时,GA-MWCNTs/TPU复合材料的导电性、热稳定性、力学性能均得到改善,相比于GA/TPU,体积电阻率降低了63.0%、热分解温度提高了7℃、30%应变下的应力提高了8.2%。      

PLA-g-GMA/Ope-POSS/PLA复合材料的制备与性能

为了制备具有优异强度与韧性的聚乳酸(PLA)复合材料,首先,将八聚(丙基缩水甘油醚)倍半硅氧烷(Ope-POSS)纳米粒子引入PLA中,并加入PLA接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PLA-g-GMA)作为增容增韧组分;然后,通过熔融共混法制备了PLA-g-GMA/Ope-POSS/PLA复合材料;最后,通过对复合材料形态结构、热性能、力学性能及疏水性的表征分析了Ope-POSS纳米粒子及PLA-g-GMA的加入对PLA复合材料性能的影响。结果表明:PLA-g-GMA的加入对Ope-POSS纳米粒子具有良好的增容效果,可使得Ope-POSS纳米粒子在复合材料中均匀分散;随着良好分散的Ope-POSS纳米粒子的数量增加,PLA复合材料的强度、热稳定性及疏水性均得到明显的提高,韧性也随PLA-g-GMA含量增加而得到改善;当PLA-g-GMA和Ope-POSS纳米粒子含量分别为PLA的4wt%和3wt%时,PLA-g-GMA/Ope-POSS/PLA复合材料性能最佳。所得结论为POSS杂化PLA复合材料的深入研究提供了理论指导。      

纳米SiO_2功能化改性石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料的制备与性能

采用Hummers法制备了氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO),再与经硅烷偶联剂(APTES)偶联改性纳米SiO_2所得的产物(nano SiO_2—NH_2)混合,制备了石墨烯片(Graphene Sheets,GS)接枝纳米SiO_2杂化材料(nano SiO_2-g-GS)。以nano SiO_2-g-GS为填料,热塑性聚氨酯(TPU)为基体,通过熔融共混法制备共混型nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料,并对填料和复合材料进行测试和表征。拉伸测试显示nano SiO_2-g-GS的加入对基体TPU有一定的补强作用,使复合材料定伸应力(300%、500%和1 000%)增大。DSC测试显示,与纯TPU相比,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料的结晶温度有大幅升高,填料含量为1wt%时,TPU的结晶温度升高了44℃。形状记忆测试结果显示,随nano SiO_2-g-GS含量增加,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料的形状回复率(Rr)逐渐降低,但形状固定率(Rf)逐渐升高。当nano SiO_2-g-GS质量分数为1wt%时,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料性能最佳。     

功能氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料薄膜的制备及阻隔性能

为了提高热塑性聚氨酯(TPU)的阻隔性能,首先,采用溶液成型的方法在涂膜机上制备了功能氧化石墨烯(IP-GO)/TPU复合材料薄膜。然后,利用FTIR、XPS、XRD、FE-SEM、原子力显微镜和氧气透过仪对IP-GO/TPU复合材料的形貌和性能进行了表征。结果表明:IP-GO层间距相对原始鳞片石墨的增加了0.696nm,片层的厚度为1.2nm左右。IP-GO以褶皱层状的形式均匀分散在TPU基体中,并且包覆在复合材料薄膜断口表面。当IP-GO含量为3wt%时,IP-GO/TPU复合材料薄膜的氧气透过率为84.325cm3/(m2·d·Pa),相比纯TPU薄膜的280.973cm3/(m2·d·Pa)下降了70%,阻隔性能明显提高。研究解决了TPU薄膜阻隔性能不佳的问题,为高阻隔聚合物的制备提供了一种思路和方法。     

精细化聚氨酯薄膜鱼眼的形成机理及抑制

以热塑性聚氨酯(TPU)薄膜为样本,研究TPU薄膜表面存在的颗粒状凸起(聚合物鱼眼)的形成机理。文中通过红外光谱、凝胶渗透色谱和扫描电镜等测试手段,充分研究了鱼眼和非鱼眼区域的化学结构和表面形态的差异。凭借差示扫描量热法和热重分析评估其热性能。结果表明,鱼眼区域相对分子质量略高于非鱼眼区域,且两者化学结构不存在显著差异。此外,由于聚氨酯粒料硬段区域氢键聚集,结晶度偏高,制得的TPU薄膜的熔融温度范围为160～200℃,高于工业生产实际加工温度,导致结晶部分不能完全熔融,未熔融颗粒冷却形成鱼眼。研究反驳了工业上将聚合物鱼眼视为物理杂质或超高相对分子质量聚合物的理论,为降低TPU等一类低结晶度聚合物薄膜鱼眼含量提供了理论依据。     

聚氨酯改性聚乳酸/蒙脱土复合材料的制备与表征

采用溶液共混法,用聚氨酯(PU)和蒙脱土(MMT)对聚乳酸(PLA)进行改性.通过综合热分析(TGA＆DSC)、红外吸收光谱(IR)以及力学测试(FP)对改性聚乳酸(PLA)的性能进行了表征.结果显示,聚氨酯和蒙脱土与聚乳酸均有较好的相容性,复合材料的稳定性较好,而且聚氨酯/蒙脱土/聚乳酸复合材料较纯聚乳酸的力学性能有了较明显的提高,强度和韧性均较好.     

Preparation, characterization and properties of acid functionalized multi-walled carbon nanotube reinforced thermoplastic polyurethane nanocomposites

The multi-walled carbon nanotube (MWNT) reinforced thermoplastic polyurethane (TPU) nanocomposites were prepared through melt compounding method followed by compression molding. The spectroscopic study indicated that a strong interfacial interaction was developed between carbon nanotube (CNT) and the TPU matrix in the nanocomposites. The microscopic observation showed that the CNTs were homogeneously dispersed throughout the TPU matrix well apart from a few clusters. The results from thermal analysis indicated that the glass transition temperature (T_g) and storage modulus (E′) of the nanocomposites were increased with increase in CNTs content and their thermal stability were also improved in comparison with pure TPU matrix. The rheological analysis showed the low frequency plateau of shear modulus and the shear thinning behavior of the nanocomposites. The electrical behaviors of the nanocomposites are increased with increase in weight percent (wt%) of CNT loading. The mechanical properties of nanocomposites were substantially improved by the incorporation of CNTs into the TPU matrix.     

竹纤维增强聚乳酸复合材料热老化性能

采用氢氧化钠和异氰酸酯处理的界面调控方法对竹纤维(BF)增强聚乳酸(PLA)复合材料界面进行调控,通过注射成型工艺制备BF/PLA复合材料。利用FTIR、XRD、凝胶渗透色谱及SEM等分析手段研究了BF/PLA复合材料热老化性能。研究发现: 热老化过程中PLA分子链中的C O不断水解,分子链的C—O断裂生成聚合度更低的小分子量的PLA,PLA结晶度减小,PLA与BF的接合界面被破坏,拉伸强度和冲击强度随老化时间的增加逐渐降低。BF/PLA复合材料在80℃热老化16天后拉伸强度和冲击强度分别降低了75%和77.6%,在100℃热老化32 h后拉伸强度和冲击强度分别降低了80.3%和83.4%。温度对BF/PLA复合材料老化影响显著,温度越高,老化速度越快。