热塑性聚氨酯弹性体/氢氧化铝纳米复合材料制备与性能

本研究以TPU为基体,纳米ATH作为主要改性剂,采用溶液-凝胶法制备ATH/聚醚分散体系,原位聚合法制备TPU/ATH纳米复合材料。研究结果表明：纳米粒子的添加量对预聚物的粘度及后续实验过程影响较大,因此纳米粒子的添加量不宜过高,实验选用的最大添加量为5%（质量分数）;纳米ATH的添加可使TPU的力学性能有明显的提高,在ATH质量分数为4%时,拉伸强度增幅为60%,而断裂伸长率随着纳米ATH添加量的增加,存在极大值现象,在ATH质量分数为3%时,断裂伸长率达到最大值645%。     

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。     

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。     

热塑性聚氨酯/微胶囊化聚磷酸铵/氢氧化铝复合材料的制备及性能研究

通过溶胶?凝胶法制备了硅凝胶微胶囊化聚磷酸铵（MAPP）,并通过红外光谱仪（FTIR）、热重分析仪（TG）对MAPP进行了表征;采用熔融共混技术将氢氧化铝（ATH）和MAPP加入到热塑性聚氨酯弹性体（TPU）中,制备出系列阻燃热塑性聚氨酯弹性体（TPU/FR）复合材料,并通过TG、微型量热计（MCC）研究了TPU/FR的热稳定性和燃烧行为。结果表明,在ATH与MAPP总含量为20 %（质量分数,下同）的情况下,相对于TPU/FR1（20 % ATH）复合材料,ATH与MAPP含量分别为5 %、15 %,10 %、10 %和15 %、5 %的TPU/FR复合材料在700 oC下的残炭量分别由16.7 %提高到29.7 %、25.1 %和20.9 %;热释放容量（HRC）分别从327.1 J/（g·K）降低到154.2、164.2和170.1 J/（g·K）;对比TPU/FR2（20 % MAPP）复合材料,TPU/FR4（15 % ATH,5 % MAPP）炭渣的致密性和石墨化程度显著提高,表明ATH与MAPP复合具有显著的阻燃协同作用。     

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。     

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。     

ZnO/MoO3/Al(OH)3阻燃聚丙烯材料的制备及性能

采用水热法制备了一维材料ZnO和MoO_3纳米线(nanowires,NWs),并通过SEM和XRD对纳米线的形貌和结构进行了表征。将一维纳米线和纳米氢氧化铝(ATH)与聚丙烯(PP)熔融共混制备了ZnO/MoO_3/Al(OH)_3/PP复合材料(NWs/ATH/PP)。利用TGA、极限氧指数(LOI)测定仪和锥形量热仪(CCT)表征了复合材料的热稳定性和燃烧性能,利用万能材料试验机测试了复合材料的力学性能。结果表明:当添加质量分数3.75%ZnO纳米线、质量分数3.25%MoO_3纳米线和质量分数21.00%纳米ATH时,NWs/ATH/PP复合材料的初始分解温度较纯PP增加了17.8℃,残重率为24.6%,峰值热释放速率(PHRR)和总热释放量(THR)分别下降了54.3%和25.7%,LOI提高7.1%。SEM结果显示:NWs/ATH/PP的残炭表面致密、连续且平整。     

功能化纳米SiO_2/热塑性弹性体复合材料的制备及性能

采用甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)改性纳米二氧化硅(SiO_2),制备表面接枝有TDI的功能化纳米SiO_2(TDI-SiO_2),再将其分散于4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯中,经原位聚合法制备纳米SiO_2/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合材料。利用红外光谱仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、维卡软化温度测定仪和拉力试验机等手段,表征和分析了复合材料的结构、热性能、结晶性及力学性能。结果表明,TDI成功接枝改性纳米SiO_2;纳米填料TDI-SiO_2的加入使TPU体系的微相分离程度减弱,其异相成核作用提高了TPU硬段相的结晶性能;相比纯TPU基体,复合材料抗热变形能力显著提高,当TDI-SiO_2质量分数为1%时,复合材料的维卡软化温度提高了近60℃;复合材料力学性能明显提高,与纯TPU相比,拉伸强度最大提高约24 MPa,断裂伸长率最大提高了23%,说明纳米TDI-SiO_2具有既增强又增韧的作用。     

环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备和性能

利用插层法制备了环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料。X射线衍射分析表明,改性使蒙脱土层间距变大,制备出的环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料剥离结构较好。性能测试表明,复合材料的力学性能和热性能均比纯环氧树脂有所提高:拉伸强度提高了70.8%,无缺口冲击强度提高了64.5%,热变形温度提高了17.7℃。     

ATH协同阻燃TPO/MH复合体系性能研究

以热塑性聚烯烃弹性体(TPO)为基体、氢氧化镁(MH)为主阻燃剂、氢氧化铝(ATH)为协同阻燃剂制备了TPO/MH/ATH阻燃复合材料,采用氧指数(OI)、垂直燃烧及热重分析(TGA)等手段分析了TPO/MH/ATH复合体系的阻燃性能和阻燃机理,并研究了该复合体系的拉伸行为和流变性能。结果表明:同TPO/MH复合体系相比,TPO/MH/ATH复合体系的阻燃性能明显提高,其OI值提高至32.4%,阻燃等级达到FV-0级,残炭层更加紧密;复合体系的最大分解速率温度可达478.5℃,分解速率降低,热稳定性有所提高;同时,复合体系的屈服强度明显降低,断裂伸长率显著增大(380.4%),比TPO/MH复合体系提高了2倍;另外,ATH的加入对复合体系剪切黏度的影响不大。     

PPDI型热塑性聚氨酯弹性体的制备与性能研究

以对苯二异氰酸酯(PPDI)、低聚物二元醇和1,4-丁二醇为原料合成PPDI型热塑性聚氨酯弹性体(TPU),考察了软段种类和相对分子质量、硬段含量、R值(n(NCO)∶n(OH))等对其性能的影响,并与MDI型TPU的动态力学性能作比较.结果表明,聚ε-己内酯(PCL)体系TPU具有良好的性能,硬段含量和R值的提高均可...     

基于热失重法的热塑性聚氨酯热氧老化特性分析及其降解动力学模型

采用热塑性聚氨酯（TPU）在40℃、50℃、60℃、70℃下进行人工加速热老化,利用热失重分析法（TG）对TPU热降解过程进行分析,探讨了TPU在老化过程中的热失重特性及其热降解动力学模型。测试结果表明,TPu热失重过程可分为硬段和软段热裂解两个阶段;硬段和软段各自最快热降解速率随老化温度和时间的增加没有明显变化。然而,通过对TPU热失重5％时对应的温度进行分析,得出该温度随着热氧老化时间的延长而逐渐下降,说明TPu的热稳定性随老化时间的延长而逐渐降低。采用Coats—Redfern方法对TPU的热降解动力学进行研究,结果表明,TPU的热降解符合0级反应动力学方程。     

TODI型热塑性聚氨酯弹性体的制备与性能研究

简单介绍了TODI型热塑性聚氨酯弹性体(TPU)的合成工艺、软段种类、硬段含量、R值等对其性能的影响,并与MDI型TPU的动态力学性能作对比.结果表明,使用预聚体法工艺制备的聚ε-己内酯(PCL)型TPU具有良好性能,硬段含量和R值在一定范围内的提高可提高材料的力学性能,与MDI型TPU相比,高温下TODI型TPU储能...     

Use of nano-ATH as a multi-functional additive for poly(ethylene-co-vinyl acetate-co-carbon monoxide)

Flame retardant aluminum hydroxide (ATH) nanoparticles of size ≈10–20 nm were dispersed in ethylene–vinyl acetate–carbon monoxide terpolymer (EVACO) via solution casting. The effect of filler loading on the crystallizability, thermal, mechanical, flammability, optical and electrical properties of EVACO was evaluated. At 1 % filler loading nano-ATH particles exhibited very good dispersibility in the EVACO matrix and the % crystallinity of EVACO is the highest at this filler loading. The changes in crystallinity were studied by X-ray diffractometry and differential scanning calorimetry. The highest tensile strength was observed for the composite with 1 % nano-ATH loading, which has the best filler dispersion, and the decay in the tensile properties at higher filler loading is due to agglomerations of ATH nanoparticles and polymer–filler interface debonding. The UV absorption of these composites is augmented irrespective of the nano-ATH loading and ATH emerges as a good absorber of UV light. The DC electrical conductivity study of the composites proves that the addition nano-ATH is an efficient way to improve the dielectric properties of EVACO. The presence of nano-ATH improves the flame retardance of these composites.     

Oxidized carbon nanofiber/polymer composites prepared by chaotic mixing

Composites of oxidized carbon nanofibers (ox-CNFs) and polymethyl methacrylate and thermoplastic polyurethane (TPU) were prepared in a chaotic mixer and their electrical and mechanical properties were compared with those prepared using untreated carbon nanofibers (CNFs). X-ray photoelectron spectroscopy data of ox-CNFs showed higher oxygen to carbon ratio than CNFs indicating the presence of polar functional groups on the surfaces of ox-CNFs. Consequently, dispersion of ox-CNFs improved in both polymers and the resultant composites showed improved thermal-oxidative stability, higher storage modulus, and higher glass transition temperature. The electrical conductivity, however, decreased with improved nanofiber dispersion. In the case of TPU/ox-CNF composites, maximum values of tensile strength and Young’s modulus were obtained with 1 wt.% fiber content; higher amounts of ox-CNFs promoted phase mixing of soft and hard segment domains and consequently caused a reduction in tensile properties.     

改性碳纳米管增强热塑性聚氨酯复合材料的性能研究

以碳纳米管（CNTs）和热塑性聚氨酯（TPU）为原料,通过硫酸（H₂SO₄）/硝酸（HNO₃）混合溶液处理碳纳米管颗粒表面以达到改性的效果,使用改性过后的碳纳米管熔融共混制备出TPU/CNTs复合材料。研究了不同含量的CNTs对TPU基体的流变、力学、耐磨性以及热性能的影响。结果表明, 改性过后的CNTs在TPU基体中形成了良好的分散性和相容性;TPU/CNTs复合材料在高频剪切下保留了复合材料的加工流动性,并且复合材料的拉伸强度以及耐磨性相较于TPU有明显的增强,其中在改性碳纳米管含量较低时,复合材料的力学性能改善较为明显;改性CNTs的加入提高了TPU基体的熔融温度和结晶度;改性CNTs的加入提高了复合材料的热降解温度,提高了TPU基体的热稳定性。     

Preparation and characterization of conducting poly(diphenylamine) entrapped polyurethane network electrolyte

Composites of thermoplastic polyurethane (TPU) with poly(diphenylamine) (PDPA) were prepared by entrapping diphenylamine (DPA) molecules into the matrix of TPU and polymerizing DPA within the TPU matrix. Swelling rate of the parent TPU and the composites in 1M LiClO₄ in propylene carbonate solution were compared to understand the influence of the presence of PDPA in the composite in altering the morphology, conductivity, and electrolyte behavior. The nitrogen atoms in the PDPA interact and are likely to form hydrogen bonding with the carbonyl and ether groups in TPU. As a result, different morphology, thermal, and impedance behavior were witnessed for the composites in comparison to TPU. Results from differential scanning calorimetry, scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis, and ac impedance measurements were obtained as supporting evidences. An increase in glass transition temperature for the composite in comparison to TPU infers the increase in phase mixing of soft and hard segment of TPU. The SEM micrograph shows the presence of fibrillar morphology of PDPA molecules in the composite. The ionic conductivity of the swelled composite was 1‐fold higher than that of pure TPU. A schematic representation showing the interaction of PDPA molecules with TPU is presented. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 101: 611–617, 2006