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热塑性聚氨酯(TPU)是弹性聚合物的典型代表,它可以应用到涂覆、黏合剂、聚合物成型、医疗领域等等很多的方面。应用纳米粒子对热塑性聚氨酯进行填充改性可以得到性能优异的热塑性聚氨酯复合材料。其中碳纳米管(CNTs)自发现以来,一直受到科研工作者的关注,其优异的力学性能、导电特性和导热性能等,被广泛应用到聚合物填充改性中以提高聚合物的性能。因此,碳纳米管成为热塑性聚氨酯改性的首选纳米材料。本文选用TPU作为聚合物基体,以多壁碳纳米管(MWNT)为填充组分,制备了MWNT/TPU复合材料,并对该复合材料的各种性能进行分析,主要开展了以下几个方面的研究工作:1、采用混酸对多壁碳纳米管进行氧化处理,使碳纳米管表面接枝有羧基,并用FTIR和TEM等方法对碳纳米管的酸化效果和形态进行了表征。结果表明,强酸氧化法处理效果较好,且有利于后期与聚合物的复合。有效地提高多壁碳纳米管在聚合物基体中的分散性及其与基体之间的界面作用力。2、研制了MWNT-COOH/TPU复合材料。采用溶液共混的方法将酸化的碳纳米管分散在TPU溶液中,流延成膜。SEM扫描电镜观察发现,碳纳米管能均匀分散在TPU基体中。FT-IR分析了酸化的碳纳米管增加了体系中氢键化程度,减少了TPU与碳纳米管之间的相分离。TGA、DMA、静态力学表明复合材料的与纯TPU相比,力学性能和热性能都得到了提高了。动态溶液流变分析得出复数粘度η~*、储能模量G′、损耗模量G″随着碳纳米管的含量变化出现相同的变化趋势;少量MWNT的添加导致粘流活化能E_η升高,这些现象与溶液体系中TPU大分子、碳纳米管、溶剂三者之间的作用力密切相关,动态应变改变了溶液中瞬间形成的拟网络结构。3、在MWNT-COOH的基础上接枝2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI),采用溶液共混法制备MWNT-TDI/TPU复合材料。由SEM观察得到,MWNT-TDI能更好的分散在TPU基体中。TGA、DMA、静态力学等方法分析了复合材料的热性能和力学性能。结果表明:(1)复合材料的力学性能得到显著提高,当MWNT-TDI的加入量为2%时,其拉伸强度提高了3倍;(2)热性能变化显著,复合材料的热性能变化显著,MWNT-TDI的侧链TDI与TPU的硬段相似,所以对TPU硬段的影响较大,这与DMA测得的数据一致。在ARES-RFS型旋转流变仪上对复合材料的动态流变行为进行了研究,结果表明,随着碳纳米管含量的增加,其粘度增加的非常显著。低频区复数粘度基本不随频率的变化而变,在较高的频率下,复合材料溶液呈现切力变稀现象。复合材料溶液的粘度均随着温度的升高而降低,温度对复合材料的复数粘度的影响较大。