摘要
热塑性聚氨酯弹性体（TPU）具有优异的物理和化学性能，是目前使用最广泛的高分子材料之一。以TPU为基材制备电磁屏蔽材料是符合国家发展战略的重要研究方向。但是，TPU作为电磁屏蔽材料的同时，需要考虑其高度易燃性。目前，关于TPU的阻燃-电磁屏蔽性能研究仍然有一些问题需要解决：（1）高分子基体与填料兼容性需要进一步改善；（2）阻燃剂和导电填料的添加量较大；（3）TPU易燃问题在电磁屏蔽性能设计时没有受到应有的重视。本论文旨在改善导电填料和磷系阻燃剂与TPU基体的界面相容性、降低阻燃剂和导电填料的添加量和设计兼具优异阻燃性能和电磁屏蔽性能的TPU复合材料。 本文制备了不同的磷系阻燃剂和碳基导电填料，并将它们与TPU熔融共混。采用本课题组自主研发的新型空气辅助热压法构筑以TPU复合材料为面板层、以MXene膜为中间层的三明治结构TPU复合材料。取得的研究成果如下： 1、采用微胶囊技术合成聚磷酸铵@壳聚糖@碳纳米管（APP@CS@MWCNT）杂化物，将其引入TPU基体作为表面层，并以MXene薄膜为中间层构筑三明治结构TPU复合材料。结果表明，引入1wt.%APP@CS@MWCNT杂化物后，TPU复合材料的热释放速率峰值（PHRR）、烟释放速率峰值（PSPR）、烟释放总量（TSR）、二氧化碳释放速率峰值（PCO2PR）和二氧化碳释放总量（CO2TY）相较于TPU分别下降了67.4%、35.6%、10.0%、50.0%和43.3%。TPU/15AC@4M-SW的电磁屏蔽性能最优异，分别在X波段和K波段达到了35.7dB和38.9dB。 2、采用熔融共混法制备了TPU/硅包裹聚磷酸铵（SiAPP）/短切碳纤维（SCF）复合材料，并制备多层级TPU复合材料。与纯TPU相比，含有20wt.%SiAPP和20wt.%SCF的TPU复合材料的PHRR、热释放总量（THR）、PSPR、TSR和PCO2PR较纯TPU分别降低了72.5%、48.1%、49.7%、55.3%和77.8%。TPU/SiAF20/MXeneSW-1.02mm和TPU/SiAF20/MXeneSW-2mm复合材料的电磁屏蔽机理以反射为主，SET值分别为50.5dB和44.7dB。 3、采用表面改性技术分别制备了功能化改性短切碳纤维（MSCF）和CAB改性的APP（CAPP），并构筑的三明治夹层结构TPU复合材料。添加10.0wt.%CAPP和2.5wt.%MSCF的TPU复合材料的PHRR和THR分别降低了77.8%和58.6%。此外，添加10wt.%CAPP和10wt.%MSCF的层级TPU复合材料在X波段和K波段的平均EMISE值分别为43.8dB和32.0dB。
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