聚氨酯(PU)是一种含有氨酯基的嵌段共聚物，由于其优良的性能，现己广泛应用于纺织纤维、粘合剂、环保涂料、薄膜和生物材料。然而聚氨酯也存在着断裂强度较小，耐热性能较差的弱点限制了其大规模的应用。近年来，用蒙脱土等硅酸盐粘土增强PU的纳米复合材料逐渐引起了人们的关注，与普通PU相比在力学性能上有了显著的提高，例如高模量、高强度和较好的耐热性能。
凹凸棒土(AT)作为另一种硅酸盐粘土，引起了学者的注意，把它作为填充剂以减少聚合物材料的消耗和作为在一些结晶聚合物的成核剂。然而用AT改性增强聚合物的研究目前报道较少，而且用于改性化学纤维几乎未有报道。由于其价格低廉并且性能优越，使其用于改性PU具有广泛的应用前景。
本文制备了纳米AT/PU复合材料，通过对不同AT含量改性PU的效果进行研究，探讨了AT对复合材料力学性能的影响，分析了AT/PU复合材料的热分解动力学及耐热性能。通过SEM、FTIR、DMA、DSC等对AT/PU复合材料的结构进行了表征，探讨了AT增强复合材料性能的机理，并提出了AT对复合材料增强作用的结构模型。运用湿法纺丝技术制备了纳米AT/PU纤维，通过AT/PU纺丝液的流变测试，研究了AT对纺丝液和纺丝工艺的影响，并通过力学性能和TGA测试，分析讨论了AT对PU纤维的力学性能和热稳定性的影响。研究结果表明：
AT能够以纳米级分散于PU基体中，而且AT与PU硬段发生了相互作用，提高了PU软段的玻璃化转变温度、材料的储能模量和PU硬段的热分解温度，通过橡胶理论分析与计算，比较了AT的加入对提高PU的氢键的活化能和物理交联密度的作用。并且纳米AT/PU材料的力学性能和热性能有了显著的提高，其中AT含量为1.5％样品的断裂强度提高了101％，弹性回复率也有所提高，并且AT含量为1.5％样品的热分解温度提高了近14℃。
AT的加入降低了AT/PU纺丝液的粘度，纺丝溶液呈现明显的切力变稀现象。并且提高了纺丝液的粘流活化能，降低了纺丝液的结构粘度指数，提高了AT/PU溶液的可纺性。同时动态流变实验显示复数粘度随着AT的加入逐渐变小，并且储能模量和损耗模量的交点向高频移动，有利于提高纺丝质量。纳米AT/PU改性纤维的热性能和力学性能都有显著的提高。其中AT含量为1％纤维样品的强度提高了31.8％，热分解温度提高了近10℃。