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摘要：本课题以聚己二酸乙二醇酯二醇（PEA）、二苯基甲烷-4, 4-二异氰酸酯（MDI）、对苯二酚-双（β-羟乙基）醚（HQEE）、纳米有机粘土为原料，采用一步法制备热塑性聚氨酯弹性体（TPU），经熔融插层法制备出不同有机粘土含量的热塑性聚氨酯/有机粘土纳米复合材料。采用拉力测试机、旋转流变仪、X射线衍射（XRD）、热重分析仪（TG）等研究手段研究了TPU/有机粘土纳米复合材料结构与性能的关系。结果表明，PEA/MDI/HQEE/有机粘土体系TPU随着有机粘土含量的增加，拉伸强度和断裂伸长率均先增大再减小；热稳定性分析表明TPU具有较好的热氧稳定性，当含量为3%时，初始分解温度达到了300.4℃；结晶性能分析表明TPU具有一定的结晶性能；流变性能分析结果表明TPU表现出典型的假塑性流体的特征。
关键词：热塑性聚氨酯，有机粘土，纳米复合材料，熔融插层，结晶性
目 录
1 前言 1
1.1 热塑性聚氨酯（TPU） 1
1.1.1 TPU的原料 1
1.1.2 TPU的合成方法 3
1.1.3 TPU的改性 4
1.2 TPU/有机粘土纳米复合材料 5
1.2.1 TPU/有机粘土纳米复合材料的形成机理 6
1.2.2 TPU/有机粘土纳米复合材料的制备方法 7
1.2.3 TPU/有机粘土纳米复合材料的结构与性能 10
1.3 本课题的研究方向 10
2 实验部分 11
2.1 实验原料 11
2.2 实验仪器与设备 11
2.3 TPU/有机粘土纳米复合材料的制备 12
2.3.1 多元醇的制备 12
2.3.2 TPU的合成 14
2.3.3 TPU/有机粘土纳米复合材料的制备 15
2.4 性能测试 16
2.4.1力学性能测试 16
2.4.2 旋转流变仪测试 17
2.4.3 XRD测试 17
2.4.4 热重（TG）测试 18
2.4.5 维卡软化点测试 18
3 实验结果与讨论 19
3.1 结构表征 19
3.2 力学性能测试结果与分析 19
3.3 动态流变性能测试结果与分析 21
3.4 结晶性能测试结果与分析 22
3.5 热氧稳定性结果与分析 25
3.6 抗热变形性测试结果与分析 26
4 结论 28
参考文献 29
致谢35
热塑性聚氨酯弹性体（TPU）是一类性能介于橡胶与塑料的新型、应用广泛的有机高分子合成材料。TPU是一类加热可塑化、溶剂可溶解的嵌段线形聚合物，TPU与其他聚氨酯弹性体如浇注型聚氨酯弹性体（CPU）相比，其化学结构上没有或很少有化学交联，明显的优势是可连续化生产、生产效率高、质量均一性好、边角料和废料可回收利用[1]。TPU的硬度介于橡胶和塑料之间，可采用挤出、注塑、吹塑、压延、熔融纺丝等方法加工成不同用途的产品。TPU是由二异氰酸酯和大分子多元醇、扩链剂共同反应生成的线性高分子材料。它在分子组成上以重复氨基甲酸酯基团为特征，同时含有脲基甲酸酯、缩二脲、及酯键、醚键等其它基团；从分子结构上看，它由刚性链段与柔性链段交替构成，其中刚性链段是由二异氰酸酯和扩链剂反应得到的，柔性链段则是大分子多元醇。“软段”影响TPU 的低温性能和弹性，“硬段”影响其软化熔融温度和高温性能[2]。“硬段”的氨基甲酸酯等单元之间形成的氢键（一种物理性交联键），是使TPU 具有良好物理机械性能的主要因素之一。因此，TPU具有优异的机械强度、耐磨性、耐油性和耐屈挠性，特别是耐磨性最为突出。由于TPU的优越性能和加工方法的多样性，TPU在诸多领域已得到蓬勃发展，尤其在我国其发展速度很快，超过了欧美日，因此近年来中国市场已成为国内外聚氨酯业界关注的焦点。
