2.1DSC熔融行为分析

    首先，我们考察了TPU和口模拉伸工艺对POM体系熔融行为的影响，测试结果如图1所示。从图1a可以看到，随着TPU含量的增加，复合材料的熔点基本不变，但熔融焓呈降低趋势，结晶度减小。这可能是因为TPU与POM的熔点相近;而TPU相分散在POM基体中，在POM结晶过程中，TPU分子链被排斥在POM球晶之外，其空间位置抑制了球晶的生长，降低了POM体系的熔融焓。

    口模拉伸后POM/TPU样品的DSC升温曲线如图1b所示，结果表明口模拉伸工艺可以明显提高POM材料结晶度和熔点。这是由于拉伸是在POM的玻璃化转变温度(－62.0℃)和熔融温度(165.6℃)之间进行的，强烈的拉伸应力场使得分子链沿模拉伸方向取向;同时在拉应力的作用下，POM大球晶破碎并转变为沿取向方向排列的纤维晶，POM体系的结晶度提高。而且，区别于不同TPU含量未拉伸试样熔点相近的现象，拉伸后试样的熔点随TPU含量增加逐渐向低温转移，表2展示了各样品熔点和结晶度的数值。当TPU含量增加到40%时，B40复合材料的熔点降低到166.6℃，远低于B0的170.2℃。这可能是由于TPU分子链柔顺性较好，TPU含量高的样品在拉伸过后分子链的取向结构不易保持;而低TPU含量的拉伸样品在拉伸过后分子链的取向结构相对更容易维持，晶体堆叠更为致密，所以其熔点更高。

2.2相态结构

    TPU与POM具有较好的相容性，POM/TPU复合材料在电镜下的界面模糊;为了直接观察样品相态结构，经DMF刻蚀TPU分散相后，采用SEM观察了拉伸前后POM/TPU样品的断面形貌，如图2所示。可以看到:样品拉伸前，低TPU含量的POM/TPU复合材料断面具有分散均匀且尺寸较小的TPU分散相，这意味着二者之间存在着一定的相互作用力;随着TPU含量的增加，分散相颗粒聚集，TPU相尺寸不断增大，粒径从A10的2μm增大至A40的50μm;这表明简单的机械共混或者物理改性难以促进高含量TPU在POM基体中的分散。

    而经口模拉伸后试样的形貌特征如图2(B0-B40)所示。可以观察到POM基体和TPU相均沿着拉伸方向排列取向，TPU在强烈拉力场作用下成纤，被POM基体完全包覆。而且，在拉伸过程中，大尺寸的TPU分散相颗粒被拉伸、破坏，相区尺寸减小。这表明口模拉伸工艺可以有效地改善POM和TPU二者之间的机械相容性。

2.3取向分析
    为了探究模拉伸前后样品的取向特性，我们测试得出了样品的2D-WAXS衍射图谱，如图3所示。可以看到，对于未进行口模拉伸的POM/TPU材料，2D-WAXS衍射图谱上显示出如A0-A40所示，对应POM材料(100)晶面的Debye-Scherrer衍射环，表明未拉伸POM/TPU样品具有各向同性。而对于经过口模拉伸的样品，2D-WAXS衍射图谱在赤道方向出现了尖锐的短弧，表明材料的取向程度大幅度提高。而且，有意思的是，从图中可以看出，随着TPU含量的增加，未拉伸样品衍射弧的亮度有所降低，拉伸后样品衍射弧光斑变弱。这表明TPU的存在可能会阻碍POM分子链的取向排列，进而降低POM的晶体完整性和结晶度。

    为定量分析取向特性，对口模拉伸过后的POM/TPU样品进行了Herman取向因子的计算，如图4所示。可以看到，随着TPU含量的增加，POM/TPU样品的取向度逐渐降低，这是因为TPU分子链的柔顺性好，松弛时间短，高含量的TPU不利于维持样品在拉伸后的取向结构，会对POM分子链的定向排布形成阻碍，导致取向因子呈现下降趋势。

2.4力学性能
    拉伸前后POM/TPU复合材料的力学性能如图5所示。可以看到，对于未拉伸POM/TPU复合材料，随着TPU含量的增加，断裂伸长率和缺口冲击强度的提升效果显著;当TPU质量分数达到40%时，试样的断裂伸长率达到110%，远高于纯POM的33%。这是因为POM与TPU共混后，强度和模量较低的TPU弹性体颗粒均匀分布在POM基体中，可以起到增韧剂的作用;TPU颗粒作为应力集中的终止点，能够有效传递应力和吸收能量，从而达到增韧的效果。

    但简单共混材料韧性的提高往往伴随着基体强度的牺牲;随着TPU含量的增加，分散相尺寸增大，使得体系刚性迅速降低。而口模拉伸工艺可以迫使聚合物分子链在强烈外场的作用下受力取向，提高材料沿取向方向的力学性能，从而弥补材料因弹性体增韧带来的强度下降。可以看到，在添加10%TPU时，口模拉伸后样品拉伸强度达到了拉伸前的657%。与未拉伸的纯POM对比，经口模拉伸后的POM样品，其拉伸强度、模量和断裂伸长率分别为纯样的429%、149%和70%;在断裂韧性没有显著变化的情况下，材料沿取向方向的强度得到了极大提高。