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聚氨酯弹性体(PU)材料具有较高的强度、耐溶剂性和优异的耐磨性,且硬度范围宽,配方设计灵活,因而被广泛应用。聚醚型聚氨酯软链段的聚醚多元醇结构中的醚基和硬链段的氨酯羰基都会与硬链段的胺基形成氢键,影响PU体系的微相分离,这正是聚氨酯力学性能较好的微观因素,从而表现为更好的宏观性能。甘氨酸类半有机晶体是具有热释电效应的一类特殊材料,其表面含有的-NH2可作为供氢基团与PU结构中的醚基、羰基相互作用形成氢键,从而影响到PU的微观形态和宏观性能;无机纳米粒子通常有独特的结构和较大的表面积,与PU链段之间会产生物理或化学结合,一方面影响到PU的微观形态和微相分离,另一方面,形成复合材料。本文选用以聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI-100)、二甲硫基甲苯二胺(DMTDA,E-300)为原料,13X分子筛、气相SiO2、烯丙醇聚氧乙烯醚(APEG)分别与甘氨酸-溴化钙半有机晶体复合(简称复合粒子)作为改性剂,采用预聚体法制备PU复合材料,并通过力学性能测试、差热扫描分析(DSC)、动态机械法(DMA)、傅里叶红外(FTIR)、热重分析(TGA)和原子力显微镜扫描(AFM)考察了PU的宏观性能和微观形态的变化。结果表明,PU复合材料的力学性能发生显著变化,其中耐撕裂强度和拉伸强度相比于纯PU有大幅度提高,并随着复合粒子添加量的增加呈现一定的规律性。FTIR分析显示,复合粒子加入后,PU体系内羰基区、胺基区的特征峰发生红移,体系内氢键化的羰基和胺基数量增多,提高了PU体系内硬链段的氢键度。TGA分析显示,复合粒子改善了PU的耐热性能。DMA结果显示,复合粒子的加入使得PU的储能模量明显升高,说明体系内硬链段结晶度增大,且在60℃以上也高于纯PU,复合材料耐热性能更好;PU复合材料耗能模量减小且玻璃化转变温度降低,说明PU复合材料内生热减少微相分离效果更好。DSC分析结果显示硬链段的结晶熔融峰面积增大峰温升高,说明PU体系内硬链段结晶增多,复合粒子降低了PU的玻璃化转变温度Tg,因此,复合粒子改善了PU的微相分离效果。AFM相图和三维立体图直观地展示了PU的微观形态,由图可知,PU复合材料硬链段面积增大且晶粒明显增大,说明复合粒子明显改善了PU的微相分离。