基于多尺度结构与界面设计的热塑性聚氨酯纳米复合材料制备与性能研究

作     者：张迅韬 魏聪 杨尚科 蔺海兰 李鑫康 赵威 敬思奕 金彤彤 卞军 蔡旭光 

作者机构：西华大学材料科学与工程学院 常州源自然新材料科技有限公司 

出 版 物：《西华大学学报(自然科学版)》 (Journal of Xihua University(Natural Science Edition))

年 卷 期：2023年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家教育部春晖计划合作项目(Z2023XXX Z2017070) 四川省大学生创新创业训练项目S202110650004 S202110650005) 西华大学Interface创新研究工作室重点建设项目 西华大学西华杯大学生创新创业训练项目(xhb2023067 xhb2023068) 

主　　题：热塑性聚氨酯(TPU) 氧化铝(Al O ) 多壁碳纳米管(MWCNTs) 纳米复合材料 力学性能 导热性能 

摘      要：电子元器件的小型化、智能化和高集成化发展迫切需要具有高效热管理和导热性能的封装材料。为了改善热塑性聚氨酯(TPU)的力学和导热性能，本文以TPU为基体，Al2O3与MWCNTs为纳米填料，基于多尺度结构与界面设计并制备Al2O3/MWCNTs/TPU纳米复合材料，对所合成的填料以及TPU纳米复合材料的微观结构、力学性能、耐热性能以及导热性能进行研究。FTIR分析表明，Al2O3的羟基化改性、氨基化改性、MWCNTs的酸化以及Al2O3/MWCNTs之间的酰胺键连接是成功的。POM与FESEM分析表明，填料经过改性后在基体内的分散更为均匀，Al2O3-MWCNTs杂化填料之间存在相互作用，Al2O3/TPU纳米复合材料在填料含量为5%时力学性能最佳，MWCNTs/TPU与Al2O3/MWCNTs/TPU纳米复合材料均在填料含量为0.5%处得到最佳值，且三元纳米复合材料的力学性能对比二元有明显的改善。TGA分析表明，纳米复合材料的热稳定性与纯TPU相比都得到了大的提升。导热分析表明，加入改性后的Al2O3后纳米复合材料的导热系数上升了19.1%，加入改性的MWCNTs后纳米复合材料的导热系数上升了95.1%，而相同含量下三元纳米复合材料的导热系数对比纯TPU提升了124.6%。