CNTs填充TPU/ABS复合材料的制备及性能研究

作     者：王海波 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：辛勇;施明顺

授予年度：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）] 

主      题：ABS TPU 碳纳米管 流变性能 力学性能 

摘      要：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)由于自身一些优良性能被用来做保险杠。但随着社会发展,传统的ABS已经不能满足需求。人们对保险杠的抗冲击性要求更高,同时其外观也是人们购买汽车的一个因素,良好的流动性是加工成型的重要因素,所以对材料的流动性有更高的要求。热塑性聚氨酯(TPU)具有良好的抗冲击性、流动性,加入到ABS中可以提升抗冲击性、流动性等,但会使复合材料变软,强度和硬度下降,从而容易发生断裂而达不到材料要求。CNTs是一种优良的增强材料,具有高强度、高硬度等性能,加入到材料中能提升力学性能,所以向TPU/ABS复合材料中加入CNTs以提高其强度和硬度,但是加入CNTs后会导致复合材料冲击性能和流动性下降,从而影响产品质量。通过实验探求三种材料混合性能相对最优比,以实现材料改性达到产品需求。因此,本文通过研究CNTs/TPU/ABS复合材料的力学和流变性能,结合扫描电镜、XRD等进行综合分析,找到相对性能最佳的比例,为今后的实际生产提供一些参考。本文通过熔融共混方法先制备TPU含量为5 wt%,10 wt%,15 wt%,20 wt%的TPU/ABS复合材料。然后注塑成型出标准样条。通过拉伸实验,材料拉伸强度先上升后下降,在TPU为5 wt%时,拉伸强度最大,增长幅度较小;通过冲击实验,材料冲击强度先增后减,总体得到提升,在TPU为10wt%时最大,且增长幅度最大;通过硬度实验,材料硬度随着TPU含量增加而减小;通过熔融指数测试,材料流动性随着TPU含量增加而增加。选择上述实验中性能最优比例的复合材料加入CNTs进行实验,通过熔融共混方法制备CNTs含量为1 wt%、3 wt%、5 wt%的CNTs/TPU/ABS复合材料。将复合材料注塑成标准样条,通过拉伸实验,CNTs含量为3 wt%,拉伸强度最大,但增长幅度明显减小;通过冲击实验,材料的冲击性能先增后减,在1 wt%时最大,后开始减小;通过硬度实验,复合材料硬度先增后减,在1 wt%时最大。通过XRD和DSC实验,加入CNTs后,复合材料的玻璃化温度升高,CNTs在基体材料中异相成核,改善了基体材料的结晶度。通过熔融指数、流变性实验,加入CNTs后,复合材料的熔融指数减小,储能模量、损耗模量、复数黏度也均升高,流动性下降。