摘要：本文以己二酸（AA）、乙二醇（EG）、1,4-丁二醇（BDO）、二苯基甲烷4,4'-二异氰酸酯（MDI）以及有机粘土（OMMT）为原料，制备了聚己二酸乙二醇酯二醇（PEA）以及TPU/OMMT纳米复合材料。采用X-衍射仪、拉伸试验机、邵氏硬度仪、差热天平、热变形维卡软化温度测定仪和旋转流变仪研究了TPU/OMMT纳米复合材料的结构、力学性能、结晶性能、热性能和流变性能等。结果表明加入OMMT后TPU/OMMT纳米复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均有所提高，其中OMMT含量为3%时提高最明显，断裂伸长率提升了20%，拉伸强度提升了50%；同时结晶度和耐热性都有所提升，OMMT含量为3%时提升最大，而硬度几乎没有变化；TPU/OMMT纳米复合材料熔体属于假塑性流体。
关键词：热塑性聚氨酯弹性体，纳米复合材料，有机蒙脱土，聚己二酸乙二醇酯二醇
目 录
1 前言 1
1.1 聚合物纳米复合材料概述 1
1.2 蒙脱土/聚合物纳米复合材料的结构 1
1.3 聚合物纳米复合材料的制备及其特点 2
1.4 聚氨酯预聚体 4
1.4.1 聚氨酯预聚体简介 5
1.4.2 预聚体的合成 6
1.4.3 预聚体的性能对最终产品的影响 7
1.5 聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料的研究现状 8
1.6 文献综述结语 9
2 实验部分 11
2.1 原材料 11
2.2 仪器 11
2.3 实验样品的制备 12
2.3.1 聚酯多元醇的制备 12
2.3.2 TPU的制备 12
2.3.3 TPU/OMMT纳米复合材料的制备 13
2.4 性能测试 15
2.4.1 X-衍射仪测试 15
2.4.2 拉伸试验测试 15
2.4.3 旋转流变仪测试 16
2.4.4 偏光显微镜测试 16
2.4.5 维卡软化点温度测定 16
2.4.6 热失重测试 17
3 结果与讨论 18
3.1 实验样品的制备工艺研究 18
3.1.1 聚酯多元醇的制备工艺研究 18
3.1.2 TPU的制备 18
3.1.3 TPU/OMMT纳米复合材料的制备 19
3.2 性能分析 21
3.2.1 结构表征 21
3.2.2 结晶性能分析 22
3.2.3 力学性能分析 25
3.2.4 热性能分析 26
3.2.5 流变性能分析 29
4 结论 31
参考文献 32
致谢 34
聚合物基纳米复合材料的性能不仅和本身的结构相关，还与两个因素紧密相关：复合材料中纳米粒子分散尺度及纳米粒子与聚合物基体之间的相容性。通过对这两个因素的理论研究，对此进行不断地尝试探索、提出新概念方法、建立新模型结构，鉴于此，可以进行更微妙的层次设计，调节和控制纳米粒子的结构和相界面结构，最大限度地优化复合材料[1]。
聚合物基纳米复合材料是以聚合物为基体，加入无机粒子复合得到的一种性能优异的纳米复合材料，分散相粒子的尺度一般是小于100nm量级的复合材料。纳米插层聚合物可以将聚合物与无机纳米粒子之间较好的结合起来，由于纳米粒子具有一些特别纳米效应，如，表面效应、体积效应、介电效应、量子效应等，使得聚合物纳米复合材料比传统复合材料呈现出很多优良特性。首先，纳米粒子一般具有很大的比表面积，这样聚合物分子链能够和纳米粒子充分接触，改变了聚合物分子链的构象和链段的运动状态，继而对复合材料的性能产生很大影响。其次，表面和界面效应使得其表面能迅速增大，表面活性中心增多，蒙脱土表面易于和其它原子结合起来，这样当外力作用于复合材料时，粒子的这种效应使得聚合物与粒子结合紧密，而不易脱落。另一方面，由于其介电效应，由于其应力场的作用，纳米粒子能很好接受外来作用力，达到增强增韧聚合物的目的。纳米粒子的种类有很多，如蒙脱土、高岭土、碳纳米管、石墨、碳酸二氧化硅、氧化硅、碳化硅、氮化硅、五氧化二钒等本文主要选用蒙脱土进行了研究[2]。
