摘要：采用聚己二酸丁二醇酯（PBA)，二苯基甲烷-4，4，-二异氰酸酯（MDI）、扩链剂间苯二酚二羟乙基醚（HER）和有机粘土为原料，通过原位聚合的方法制备出不同有机粘土含量的热塑性聚氨酯（TPU）复合材料。采用热失重分析、拉伸试验、硬度测试、X射线衍射、旋转流变仪、偏光显微镜、热变形维卡软化温度测定仪等研究手段研究了不同有机粘土含量TPU的结构与性能关系。分析结果表明：随着有机粘土含量的增加，复合材料的拉伸强度和硬度先增大再减小，当有机粘土含量为3%时，材料的拉伸强度和硬度最好；热稳定性分析表明复合材料具有较好的热稳定性，初始分解温度最高达到375℃；结晶性能分析表明复合材料具有一定的结晶性能；流变性能分析结果表明此复合材料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，聚酯多元醇，扩链剂
目 录
1 前言 1
1.1 热塑性聚氨酯的原料及合成工艺 1
1.1.1 低聚物多元醇 1
1.1.2 多异氰酸酯 2
1.1.3 扩链剂 3
1.1.4 热塑性聚氨酯弹性体（TPU）的合成工艺 4
1.2 聚合物纳米复合材料的概念 4
1.2.1 聚合物纳米复合材料的概念 4
1.2.2 聚合物纳米复合材料的制备及其特点 5
1.3 热塑性聚氨酯/有机粘土纳米复合材料的制备 7
1.4 聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料的研究现状 8
1.5 论文立题目的和意义 9
2 实验部分 10
2.1实验原料 10
2.2 实验仪器及设备 10
2.3 多元醇的制备 11
2.4 有机粘土体系TPU的制备 12
2.5 性能测试 14
2.5.1 力学性能测试 14
2.5.2 旋转流变仪性能测试 14
2.5.3 X-射线衍射性能测试 14
2.5.4 偏光显微镜 15
2.5.5 热稳定性能测试 15
2.5.6 维卡软化点 16
3 实验结果与讨论 17
3.1 有机粘土体系TPU的制备 17
3.1.1升温程序对合成PBA分子质量的影响 17
3.1.2 催化剂的加入对体系的影响 17
3.1.3 制备有机粘土体系TPU纳米复合材料工艺讨论 18
3.1.4 挤出机参数 18
3.2 性能分析 19
3.2.1 结构表征 19
3.2.2 动态流变性能测试结果与分析 21
3.2.3 结晶性能测试结果与分析 22
3.2.4 热性能结果与分析 26
3.2.5 维卡软化点性能测试结果与分析 27
3.2.6 力学性能测试结果与分析 28
4 结论 31
参考文献 32
致谢 33
热塑性聚氨酯弹性体（TPU）是一种特殊的弹性材料，具有高强度、高模量、高弹性/高伸长率以及优良的耐磨、耐油、耐低温、耐老化等性能，也是一种新型的环保材料。TPU按软段结构可分为聚酯型、聚醚性等。根据结构特点分类，TPU可分为全热塑性和半热塑性型[1]。前者分子之间不存在化学交联键、仅有以氢键为主的物理交联键，可溶于二甲基甲酰胺等溶剂；后者分子之间含有少量的脲基甲酸酯化学交联键，这些化学交联键在热力学上是不稳定的，在150°C以上的加工温度下会断裂，在成型冷却后会重新再生[2]。少量化学交联键对改善制品的压缩永久变形和扯断永久变形能起到重要作用。TPU与其他聚氨酯弹性体如浇注型聚氨酯弹性体（CPU）相比，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。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[1]。但目前它的改性和创新能力并没有完全开发出来，它的实用性能和使用寿命没有得到充分的发挥，因此研究开发有机粘土体系热塑性聚氨酯纳米复合材料将有重要的意义。
