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聚氨酯弹性体(PU)由软、硬链段嵌段组成,其性能与材料的微相分离程度有直接的关系,两相分离的越完全,弹性体的综合性能越突出。氢键作为一种强静电力存在于聚氨酯中,在链段间发挥了物理交联的作用,除了可有效提高弹性体的强度和韧性外,还会影响材料的聚集态结构。刚性链段间的氢键能够促进链段的取向和有序排列,从而有利于聚氨酯的微相分离。分子间氢键越多,材料的强度越高。半有机晶体是一类由无机物和有机物在一定条件下合成的具有特定晶型的晶体材料,文中采用水溶液法合成甘氨酸系列半有机晶体,该类晶体表面含有大量的氨基(-NH2),这些氨基可作为供氢基团与聚氨酯中的供电基团发生作用形成氢键。此类微晶均匀分散于PU基体中,制备PU/半有机晶体复合材料,可使晶体表面活性较高的供氢基团(-NH2)与聚氨酯硬链段中的供电基团(=O)发生作用形成氢键,形成以单个晶粒为中心的聚集结构,增加硬链段聚集密度,以促进硬链段的取向和有序排列,改善聚氨酯的微相分离,提高材料的性能。实验中以聚己内酯(PCL)—甲苯二异氰酸酯(TDI)—3,5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)为原料,半有机晶为分散粒子,采用预聚法制备聚氨酯复合材料,并通过力学分析、耐溶剂性能分析、差热扫描分析(DSC)、傅里叶红外(FT-IR)、热重分析(TGA)、动态力学性能分析(DMA)等测试手段考察复合材料的各项性能。研究表明,聚氨酯/半有机晶体复合材料与PU相比,拉伸强度和耐撕裂强度均明显提高,并且复合材料的力学性能随扩链系数的增大而增强,断裂伸长率随晶体量的增加表现出先减后增的趋势。DSC测定结果表明复合材料软段相的玻璃转化温度有所降低；结晶熔融峰峰温明显升高,这说明晶体的加入提高了软、硬段相的纯度。FTIR测定结果表明,随着晶体量的增加,聚氨酯中氨酯羰基的氢键化程度有较大提高,使大量游离态的氨酯羰基转化为氢键化氨酯羰基。TGA曲线表明,在本研究体系下,复合材料的耐热性能有所改善。DMA测试结果指出,晶体的加入增加了复合材料的储能模量和耗能模量,且降低了聚氨酯软段相的玻璃转化温度,还使材料具备更优的阻尼特性。此外,复合材料表现出更优的耐溶剂性能。本课题从聚氨酯氢键着手研究,通过提高硬链段的氢键化程度来改善聚氨酯的微相分离,从而提高材料的性能,为聚氨酯改性提供了一种新的研究模式。