增强型聚氨酯复合材料的制备与性能研究(3)

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少量的碳纳米管可以显著影响碳纳米管/聚合物复合材料的性能。根据我们以前的工作中，碳纳米管的长径比是影响碳纳米管网络的形成的关键因素[7-11]。不幸的是，由于较大的长径比和碳纳米管的π−π强相互作用，碳纳米管在聚合物基体中的很难均匀分散。填料的分散性和界面的相互作用是提高聚合物复合材料力学性能的关键。为了优化碳纳米管的分散，目前使用了很多方法，如氧化，超声，熔融共混，溶液混合，混凝，使用表面活性剂和原位聚合。

1.4 TPU的改性研究进展

1.4.1 聚甲醛/热塑性聚氨酯复合材料

将热塑性聚氨酯与聚甲醛进行共混，由于在190℃加工温度下，聚甲醛与聚氨酯的粘度想匹配，因此复合材料具有优异的机械性能。结果表明，聚氨酯可有效提高聚甲醛的缺口冲击强度，当聚氨酯含量增加至40%时，复合材料的缺口冲击强度突然增加并形成共连续相结构。随着聚氨酯含量的增加，断裂伸长率增大，拉伸强度降低，并提高聚甲醛的热降解温度，影响聚甲醛的结晶过程。当聚氨酯的质量分数为10%时, 复合材料的缺口冲击强度可以达到14 kJ /m2 , 比纯聚甲醛的缺口冲击强度提高了近130%;质量分数达到40%时, 复合材料相结构变为双连续, 材料的冲击性能发生突变, 达到75 kJ /m2 。复合材料的断裂伸长率随聚氨酯质量分数的增加而增大, 当聚氨酯的质量分数为40%时, 材料的断裂伸长率为400%。复合材料的拉伸强度以及杨氏模量随聚氨酯的质量分数的增加而减小。与此同时，聚氨酯的的加入改变了聚甲醛的结晶过程，熔融状态下聚甲醛中的部分添加剂流动到聚氨酯相中,造成聚甲醛在结晶时,聚甲醛的成核时间较原先增加, 球晶增大。另外，聚甲醛可以明显提高聚甲醛的热稳定性, 通过比较，聚甲醛的热分解温度较原先增加了20℃左右[12]。

1.4.2热塑性聚氨酯/碳纳米管复合材料

当热塑性聚氨酯（TPU）中加入0.5%至5%质量分数的碳纳米管（CNTs）时，碳纳米管的网络结构对复合材料的宏观物理性质产生了影响。通过形态特征和流变测量证明了聚氨酯/碳纳米管复合材料的碳纳米管网络结构。与此同时复合材料的拉伸性能`优尔^文:论;文'网www.youerw.com，电性能，应变灵敏度和形状记忆性能也发生了较大的改变。结果表明，2%质量的碳纳米管在TPU复合材料形成了网络结构。碳纳米管含量越高，加固效果越好。添加少量的碳纳米管大大降低了复合材料的电阻率。聚氨酯/碳纳米管复合材料良好的应变灵敏度依赖于碳纳米管含量。在室温下，碳纳米管复合材料的形状恢复具有延迟，特别是当碳纳米管网络结构形成时。然而，在电驱动的作用的下，含有5%的碳纳米管聚氨酯/碳纳米管复合材料在很大程度上加速了材料的形状恢复[13]。

1.4.3聚甲醛/碳纳米管复合材料

将碳纳米管与聚甲醛共混制备得到聚甲醛/碳纳米管导电功能复合材料。注射成型条件不同对制备的聚甲醛/碳纳米管复合材料的结构和性能也产生一定的影响。结果表明，碳纳米管的加入可以改善聚甲醛的结构。通过对共混材料的观察，加入碳纳米管可以在聚甲醛基体中有良好的分散性论文网，但沿流动方向的碳纳米管分布明显不同。加入大量碳纳米管是发现碳纳米管没有发生取向而添加少量碳纳米管时，碳纳米管沿熔体流动方向有明显的取向和分层结构。此外，加入少量碳纳米管的聚甲醛体系具有完全不同的结晶形态。后者表现出典型的大球晶结构，前者沿熔体流动方向具有高度取向的串晶结构。DSC结果表明，添加碳纳米管对聚甲醛的结晶有异相成核作用。碳纳米管的加入，适当的增加其质量分数有利于聚甲醛分子链的高度取向和串晶结构的形成。另外，提高温度也对相应的结晶结构的完善具有一定的作用[14]。

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