TPU/SBR复合材料的耐热性能提升与分子动力学分析

"SBR/TPU的分子动力学模拟及耐热性能，研究了通过密炼共混和热压成型工艺，将丁苯橡胶(SBR)与两种TPU（热塑性聚氨酯）进行物理共混改性，以提升TPU的耐热性能。论文探讨了不同软段结构对复合材料力学性能和热性能的影响，并运用分子动力学(MD)模拟分析了分子间的相互作用。实验结果显示，聚酯型TPU具有更好的力学性能和热稳定性，而SBR的添加改善了两种TPU的耐热性，但降低了力学性能。MD模拟显示，聚醚型TPU/SBR的相容性低于聚酯型TPU/SBR。" 本研究主要关注了热塑性聚氨酯(TPU)的改性，特别是通过与丁苯橡胶(SBR)共混以提高其耐热性能。作者张敏和张璐采用了一种称为密炼共混的工艺，将SBR与两种不同软段结构的TPU（聚酯型和聚醚型）结合，然后通过热压成型工艺制备了TPU/SBR复合材料。这个过程旨在探究TPU结构变化对其性能的影响。 实验部分，研究者比较了聚酯型TPU与聚醚型TPU在力学性能和热稳定性的差异。结果表明，聚酯型TPU具有更优的力学性能，同时其热稳定性也较好。引入SBR后，两种类型的TPU的耐热性能均有所提升，但代价是力学性能的下降。 为了深入理解这种现象，研究者利用分子动力学模拟进行了分析。他们计算了不同复合体系的Huggins-Flory相互作用参数(χ)和混合能(Emix)，发现聚酯型TPU/SBR的这些参数值小于聚醚型TPU/SBR，这意味着聚酯型TPU与SBR之间有更好的相容性。此外，通过对径向分布函数的分析，进一步证实了聚酯型TPU/SBR复合材料的相容性优于聚醚型TPU/SBR。 这些发现对于理解和优化TPU的改性策略具有重要意义，特别是在寻找平衡耐热性和力学性能的方法上。同时，分子动力学模拟作为一种强大的工具，揭示了微观层次上TPU和SBR之间相互作用的细节，为未来的设计和改性提供了理论指导。 关键词：热塑性聚氨酯弹性体，丁苯橡胶，软段结构，分子间相互作用，分子动力学 本文的成果不仅在于提供了实际的材料改性方案，还展示了理论分析在材料科学中的应用，对于推动TPU及其复合材料的性能优化有着重要的参考价值。