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复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。以聚合物为基体,纳米材料为增强相所制备的复合材料即为聚合物基纳米复合材料。热塑性聚氨酯(TPU)既具有橡胶的弹性,也具有易加工性,是一种应用领域(包括航空航天、包装、生物医药等)非常广泛的高分子材料。合成制备TPU的原料来源广、价格便宜。TPU的分子结构易于调控,具有良好的人体相容性,并且可生物降解,是环境友好型高分子材料。TPU还具有形状记忆性能,是一种重要的形状记忆聚合物,质轻价廉、形变量大等优点使其具有被开发为形状记忆智能材料的巨大潜力。目前国内外对TPU的研究主要集中在TPU基纳米复合材料的制备及基础理论研究,以期实现对TPU进行高性能化及高功能化改性,并拓宽TPU的应用领域。石墨烯作为一种新型的纳米材料,因其优异的性能而被广泛作为功能性填料添加进聚合物基体中,达到增强改性聚合物基体的目的。本文主要用石墨烯与不同材料协同改善TPU的力学性能、热性能和形状记忆性能,全文共分为四个部分:第一部分先制备了功能化石墨烯材料——石墨烯-聚乙烯醇(GO-PVA)杂化材料,再通过熔融共混法制备了 GO-PVA/TPU复合材料。DSC测试显示GO-PVA的加入提高了 GO-PVA/TPU复合材料的结晶温度:当GO-PVA的含量为4 wt.%时,GO-PVA/TPU复合材料的结晶温度较纯TPU提高了 28.8℃。拉伸和形状记忆测试显示,随着GO-PVA含量的增加,GO-PVA/TPU复合材料的定伸应力和形状固定率呈升高趋势,形状回复率则持续下降,但随回复温度的升高,GO-PVA/TPU复合材料的形状回复率呈上升趋势。第二部分先制备了纳米二氧化硅/石墨烯杂化材料(GO-g-nano-SiO2),再通过熔融共混法制备了 GO-g-nano-SiO2/TPU复合材料。FTIR和XRD测试显示GO和nano-SiO2通过强相互作用结合在一起,GO-g-nano-SiO2和TPU间存在强界面相互作用。DSC测试结果显示加入GO-g-nano-SiO2后,GO-g-nano-SiO2/TPU复合材料的结晶温度升高:当GO-g-nano-SiO2的含量为1 wt.%时,GO-g-nano-SiO2/TPU复合材料的结晶温度提高了44℃。拉伸和形状记忆性能分析表明:GO-g-nano-SiO2的加入提升了GO-g-nano-SiO2/TPU复合材料的定伸应力,改善了TPU的形状固定率。当GO-g-nano-SiO2的含量为1 wt.%,GO:nano-SiO2(质量比)为 1:4 时,GO-g-nano-SiO2/TPU复合材料的力学和形状记忆综合性能最优。第三部分先制备了蒙脱土/石墨烯杂化材料(MMT-GO),再通过熔融共混法制备了 MMT-GO/TPU复合材料。FTIR和XRD测试显示MMT的存在促进了 GO的剥离,GO和MMT间通过氢键联系起来。TG测试结果显示MMT/TPU复合材料在高温下的热稳定性较好。拉伸和形状记忆测试结果表明MMT和GO协同增强TPU的效果优于MMT或者GO单独增强TPU,MMT-GO有效提升了 TPU的形状固定率。综合拉伸和形状记忆的测试结果,当MMT:GO质量比为1:2、添加量为0.25 wt.%时,MMT-GO/TPU复合材料的性能最优。第四部分通过熔融共混法制备了 PVDF/TPU和GO/PVDF/TPU复合材料。FTIR和XRD测试表明,PVDF/TPU复合材料中两相界面间通过氢键形成了强相互作用力,使得PVDF在TPU中分散良好,促进了 TPU的结晶。SEM测试显示在高GO含量下,GO、PVDF和TPU间界面相容性良好。拉伸和形状记忆测试结果表明:与TPU相比,PVDF/TPU复合材料的定伸应力增加,形状固定率得到改善,形状回复率降低;GO和PVDF协同增强TPU效果明显,GO/PVDF/TPU复合材料的形状固定率大幅升高,形状回复率降低。