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热塑性塑料具有优异的力学性能和重复热塑加工性,而广泛用于电子器械、汽车制造、医疗设备等领域。传统热塑性聚氨酯依靠硬段分子链微相分离实现“物理交联”,具有传统热塑性弹性体的特征,不含有可逆化学交联键,加工温度高,而且聚氨酯分子链高温易分解,分子量下降,进而影响产品性能。目前,热固性聚氨酯在使用量和应用领域都占有绝对的优势,但不具有可重复加工性。本研究通过分子链结构的设计,将可逆共价键应用于聚氨酯中,并对微晶纤维素进行表面接枝,将其作为交联剂和补强剂,制备出具有Diels-Alder(D-A)环加成、酚羟基封闭异氰酸酯结构的交联型热塑性聚氨酯。这种聚氨酯中的交联键可以发生逆D-A反应和酚羟基解封反应,不仅赋予交联型聚氨酯材料的热塑性,而且实现了改性天然纤维素对聚氨酯的补强。主要内容如下:通过马来酰亚胺基苯酚(HPM)和糠醇的D-A反应制备出用于聚氨酯的D-A扩链剂。FTIR、NMR和DSC测试结果显示,反应产物中含有D-A环加成结构和酚羟基。由D-A扩链剂与异氰酸酯基封端聚氨酯预聚体反应制备出具有可逆交联化学键的热塑性聚氨酯(TPU),并研究其结构、溶解性、热塑加工性等。结果表明,所制备TPU材料加热时(160 ℃)发生逆D-A反应和酚羟基封闭异氰酸酯解封反应,从而解交联而呈现热塑性。该TPU经二次和三次热塑再加工后,拉伸强度几乎不变,维持在7.1 MPa,具有良好的可重复加工性。对微晶纤维素(MCC)进行接枝改性,使其表面具有D-A环加成结构和酚羟基(m-MCC),并通过FTIR和元素分析确认其结构。将m-MCC和D-A扩链剂组成掺混交联剂制备了微晶纤维素/聚氨酯(m-MCC/TPU)复合材料,探究了制备配方。对所得复合材料进行了结构表征、热分析和热塑加工性等研究。结果表明,m-MCC/TPU不仅具有D-A环加成结构,而且具有酚羟基封闭异氰酸酯结构。当m-MCC:D-A扩链剂质量比=1:9时,m-MCC/TPU复合材料力学性能最优,拉伸强度比未经纤维素补强的交联TPU提高了约150%,而热塑加工性优于未改性MCC补强的TPU(MCC/TPU),并且具有形状记忆性能和受热自修复特性。