聚氨酯可采用多种原料，通过简单的加聚反应、原位复合等方法制备新一代高性能的聚合物材料，如超拉伸聚氨酯、超阻尼聚氨酯，具有重要的应用价值和研究意义。在本研究中，用溶液插层法制备了聚氨酯(PU)/纳米级粘土复合材料，材料力学性能得到较大幅度提高，粘土含量为2.0％时，复合材料的断裂伸长率高达1700％，超出了公开报道的PU断裂伸长值。用FT IR二向色性光谱研究了PU/纳米级粘土复合材料分子链的取向行为、氢键性能以及拉伸诱导软链段的结晶行为，粘土含量为2.0％时，拉伸诱导结晶的临界应力值达最大为700％。用超临界CO2作为PU的发泡剂，发展了一种绿色、简便的PU发泡材料制备方法，研究了加工参数如温度、压力等对材料的形貌，孔径大小及其分布的影响，特殊的泡孔结构导致PU材料的阻尼值可高达3.8
    图1是聚氨酯(PU)/纳米级粘土复合材料取向函数f和应变之间的关系曲线。样品发生形变，f₂₉₄₀就会沿着拉伸方向进行取向。由于粘土的加入，影响了软链段的取向，其取向速率明显低于纯的聚氨酯，且随着粘土含量的增加，取向函数f值减少,表明粘土片层的存在阻碍了软链段的运动。硬链段的取向行为如图2所示，f₁₆₄₉首先是负的取向，表明硬区中硬链段的取向开始时与拉伸方向垂直。表明了由于在体系中引入了粘土，具有刚性的粘土片层大大的影响了分子链的运动，从图中可得知，所有样品中，f1649最小值处的伸长率值中样品具有较大的伸长率。
    纳米级复合材料的弹性由于结合了有机粘土而得到大大的提高。随着粘土含量的增加，弹性模量和断裂强度逐渐增大，如图3所示。材料模量和强度的增加主要是由于结合了分散在聚合物基体中粘土片的刚性。从图4中可以明显看到，随着粘土的加入，断裂伸长率也大大提高；尤其当粘土含量为2.0％时，断裂伸长率达到1700％。通常一种材料在提高强度的同时往往会使其韧性降低。然而，在本工作中，聚氨酯/纳米级粘土复合材料可以通过结合以纳米尺度分散的剥离了的粘土片层而使得复合材料的强度和韧性同时得到提高。
    我们还应用环境友好的超临界流体CO2浸泡纯的聚氨酯膜并且快速释放压力制备聚氨酯发泡材料，孔径大小比较均匀且孔径一般小于18微米。发泡材料孔径的大小和形态可以通过改变加工条件而得到很好的控制。特殊的微观结构和形态导致了发泡材料力学性能的下降，然而其阻尼值却有较大的提高。结果表明：随着浸泡温度的升高，材料的孔径增大，分布变宽；随着浸泡压力的升高，材料的孔径变小，分布变窄。不同温度、不同压力下制备的发泡材料其质量密度均降低；随着浸泡温度的升高，材料的质量密度减少；同时材料泡孔密度减少；随着浸泡压力的升高，材料的质量密度略有增加；同时材料泡孔密度大大增加。发泡前后材料力学性能测试的结果表明：不同温度、不同压力下制备的发泡材料其弹性强度和断裂伸长率均下降；随着浸泡温度的升高，泡孔材料的弹性强度和断裂伸长率下降；随着浸泡压力的升高，泡孔材料的弹性强度和断裂伸长率均有所增加。

2004年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集