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TPU具有较高的强度、弹性和拉断伸长率。若加入短纤维制成复合材料，就可将 TPU的高弹性与纤维的高刚性有机地结合起来，使复合材料不仅保持一定的弹性，而且显著提高模量，并可使复合材料制品具有高强度、高模量、耐高温、耐撕裂等特性。更重要的是，可采用传统的注射、挤出和压延等方法加工成型。
近年来，国外对其结构与性能的关系进行了较多的研究，德国一些制造商已采用SF-TPU复合材料制造摩托车、汽车的零部件。
研究经硅烷偶联剂处理的玻璃短纤维对TPU力学性能的影响。采用是邵尔A硬度为 85~90的聚酯型 TPU，添加0.5份(TPU为100份）硬脂酸作为润滑剂。炼胶工艺为：TPU在开炼机上塑炼2min，然后加入短纤维及硬脂酸，混炼4~6min，再将混炼均匀的混炼胶在炼塑机的冷辊上以一定的辊距（辊距为0.5mm）和一定的挡板宽度一次出片，并叠合成厚度为2mm的胶片，在180℃下模压6min，并迅速冷压3min，沿压延方向及垂直于压延方向在胶片上冲切试样。
研究结果表明，玻璃短纤维-TPU复合材料在进行混炼时，纤维会断裂，且随着纤维长度的增大，短纤维长度的分散性提高，平均长度与初始长度差值增大；随着短纤维用量的增大，复合材料刚性明显增加，应力-应变曲线从典型的黏弹性曲线逐渐变为弹性特性曲线；复合材料的拉伸强度在短纤维用量为11 份时最低，超过此用量（在 67 份范围内）则随短纤维用量的增大而增大；复合材料的纵向撕裂强度随短纤维用量的增大而增大，而横向撕裂强度则在短纤维用量低于43份时随短纤维用量的增大而减小，之后有所回升，横向撕裂强度远低于纵向撕裂强度，表现出明显的各向异性。
将玻璃短纤维(SGF)加入到TPU中，采用注塑成型的方法制备TPU/SGF复合材料，结果显示，复合材料的摩擦系数和磨耗率随SGF添加量的增加而降低，当SGF的填充料为40%（质量分数）时达到最低值。在用作汽车如保险杠之类的材料时，玻纤增强TPU要求高的抗冲击性能。
随着玻纤含量的增加和邵尔硬度的提高，玻纤增强TPU的冲击强度下降，在低
温条件下尤为明显，所以正确选择玻纤含量和硬度大小是获得高抗冲玻纤增强TPU的关键。
研究短芳纶纤维增强TPU复合材料，纤维含量在0~30%之间。短芳纶纤维在布氏混合器中、180℃条件下熔融共混制得复合材料。形态研究表明，熔融加工过程使短纤维出现严重的轴向劈开、再纤维化以及断裂现象。TPU/短纤维复合材料的密度随纤维含量的增加而变大、拉伸强度在纤维含量为20%以上时增加，但同时拉断伸长率降低；纤维的存在明显增大了TPU的表观熔体黏度，这种现象在低剪切速率时更明显；短纤维降低了TPU的耐磨性。
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