CN112980178B - 一种可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物及其制备方法和用途 - Google Patents

一种可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物及其制备方法和用途，所述组合物包括：热塑性聚氨酯弹性体50‑97.9重量份，可膨胀微球0.1‑10重量份，低熔点金属和/或低熔点金属合金1‑30重量份，微孔结构化合物和/或聚合物1‑10重量份。本发明的热塑性聚氨酯弹性体组合物，在外力作用下发生拉伸、弯曲、压缩、折叠等形变后材料的体积电阻率发生变化。此材料可广泛应用于信息产业、运动科学、医疗产业、汽车工业、机械工业、交通运输等领域，例如用作机械形变传感器、智能穿戴、运动感应鞋材、材料失效预防。

Description

一种可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物及其制备方法 和用途
技术领域
本发明属于热塑性弹性体复合材料领域，特别是涉及一种热塑性聚氨酯弹性体组合物及其制备方法和用途。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种可以熔融加工的热塑性弹性体，因其具有广泛的硬度范围、优异的机械性能、耐油性能、耐磨性能等，被广泛应用于汽车工业、机械工业、医疗产业、交通运输、体育用品等行业。随着信息时代的到来，智能穿戴、人工智能等行业的进步，对材料的要求更加功能化。同时，人们希望通过检测材料形状变化，来监测外界作用力的变化。现有监测手段通常受限于监测方法的灵敏度、及形变监测的范围，而不能准确反映材料形变。
中国专利申请CN 107629443 A通过导电炭黑、碳纳米管制备一种导电热塑性聚氨酯弹性体，及专利申请CN107118538 A通过添加导电纤维(金属纤维、碳纳米管纤维等)制备一种热塑性弹性体/导电纤维复合材料，均希望通过制备导电热塑性弹性体，进而制备可反馈材料形变的制品，但上述方案生产工艺复杂，柔性差、弹性差、形变可测量应变范围小。
因此，制备具有可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体成为行业内研究的重点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法，其为一种可通过检测TPU发生形变时的体积电阻率大小变化，进而监测材料形变变化的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)组合物，监测手段简单易操作、为材料的应用提供更多空间且生产工艺简单。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
本发明的一种可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物，所述组合物包括：热塑性聚氨酯弹性体50-97.9重量份，可膨胀微球0.1-10重量份，低熔点金属和/或低熔点金属合金1-30重量份，微孔结构化合物和/或聚合物1-10重量份。
其中，热塑性聚氨酯弹性体、可膨胀微球、低熔点金属和/或低熔点金属合金、微孔结构化合物和/或聚合物的总重量份为100重量份。
作为一种优选的方案，本发明的一种可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物，所述组合物包括：
热塑性聚氨酯弹性体70-93.5重量份，可膨胀微球0.5-5重量份，低熔点金属和/或低熔点金属合金5-20重量份，微孔结构化合物和/或聚合物1-5重量份。
其中，热塑性聚氨酯弹性体、可膨胀微球、低熔点金属和/或低熔点金属合金、微孔结构化合物和/或聚合物的总重量份为100重量份。
本发明的可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物中，所述的低熔点金属和/或低熔点金属合金为熔点≤300℃的金属或金属合金，优选6℃≤熔点≤200℃的金属或金属合金，其中低熔点金属合金由两种或两种以上金属组成。
具体优选镓、铟、铷、镓铟合金、镓锌合金、铋锡合金、锡铅合金、锡镉合金、镓铟锡合金、镓铅锡合金、铋锡锌合金、铋锡铅铟合金、铋锡铅镉铟合金中的一种或多种，进一步优选镓、铟、镓铟合金、镓锌合金、铋锡合金、镓铟锡合金、铋锡锌合金、铋锡铅镉铟合金中的一种或多种。低熔点金属和/或低熔点金属合金其熔点较低，可以在较低使用温度下，能够随外力作用下形变、流动，这使得热塑性聚氨酯弹性体组合物在不同形变下具有不同的导电性质。
本发明的可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物中，所述的可膨胀微球由壳体与芯体组成，壳体材料选自玻璃化转变温度Tg(DSC，10℃/min，N2氛围)为50-300℃的热塑性聚合物(通常可以是丙烯腈共聚物。)，芯体材料选自沸点(一个标准大气压下)为40-290℃烷烃化合物及其衍生物(例如可以是异丁烷、正己烷、正戊烷、异戊烷、异辛烷。)，芯材重量百分比为10-90wt％，其余为壳体材料。优选所述的可膨胀微球选自初始平均粒径在5-50μm，起发温度在50-280℃的可膨胀微球，更优选初始平均粒径在9-45μm，起发温度在90-230℃的可膨胀微球。可膨胀微球提供均匀的泡孔结构，使得热塑性聚氨酯弹性体组合物具有均匀的泡孔结构，更宽泛的形变量。
本发明的可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物中，所述的微孔结构化合物是冠醚、环糊精、杯芳烃、柱芳烃、葫芦脲及其它们的衍生物中的一种或多种,优选环糊精及其衍生物、杯芳烃及其衍生物和葫芦脲中的一种或多种。
其中，冠醚优选4冠醚、12冠醚、15冠醚[5]、18冠醚[6]中的一种或多种；冠醚衍生物优选甲基18冠醚[6]、苯并18冠醚[6]中的一种或多种。
环糊精优选α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精中的一种或多种；进一步优选β-环糊精。环糊精衍生物优选甲基β-环糊精、羟丙基β-环糊精、磺丁基β-环糊精、麦芽糖基β-环糊精、氨基β-环糊精、巯基β-环糊精、多烯多胺β-环糊精、叠氮β-环糊精、羟丙基-γ-环糊精、分支环糊精等中的一种或多种，进一步优选羟丙基β-环糊精、麦芽糖基β-环糊精、巯基β-环糊精中的一种或多种。
杯芳烃优选杯[4]芳烃、杯[6]芳烃、杯[8]芳烃中的一种或多种；进一步优选杯[8]芳烃。
杯芳烃衍生物优选4-叔丁基硫杂环杯[4]芳烃、4-叔丁基杯[8]芳烃、4-磺酰杯[6]芳烃中的一种或多种；进一步优选4-叔丁基硫杂环杯[4]芳烃。
葫芦脲优选葫芦脲[5]、葫芦脲[6]、葫芦脲[7]中的一种或多种，进一步优选葫芦脲[7]。葫芦脲衍生物优选五环己烷并葫芦[5]、六环己烷并葫芦脲[6]、全羟基化葫芦脲[6]中的一种或多种。
所述的微孔结构聚合物为超交联聚合物HCPs、固有微孔聚合物PIMs、共轭微孔聚合物CMPs中的一种或多种。
其中，超交联聚合物HCPs优选超交联聚苯乙烯；固有微孔聚合物PIMs优选酞箐微孔聚合物；共轭微孔聚合物CMPs优选含卟啉的共轭微孔聚合物；进一步优选超交联聚苯乙烯、含卟啉的共轭微孔聚合物。
其中，超交联聚苯乙烯通过在较高稀释度下，添加外交联剂对长聚苯乙烯分子链交联得到，通过调控单体比例，得到两组不同交联程度的超交联聚苯乙烯，参考文献(可溶分散型多孔有机聚合物设计及其性能研究，杨玉皖，2018)；
酞箐微孔聚合物由4，5-二氯邻苯二甲腈与5，5'，6，6'-四羟基-3，3，3'，3'-四甲基-1，1'-螺旋双茚缩合成含二苯并二氧杂环己烷结构的二酞腈，它在金属离子的模板作用下四聚成环制备，参考文献(McKeown N B，Makhseed S，Budd P M.ChemicalCommunications，2002，2780—2781)；
含卟啉的共轭微孔聚合物是利用多种对位芳香二醛在微量FeCl3存在下与吡咯发生亲电取代反应，生成无限重复的卟啉大环单元，进一步交联生成含铁卟啉的有机多孔聚合物，参考文献(Modak A,Nandi M,Mondal J,et al.Porphyrin based porous organicpolymers:Novel synthetic strategy and exceptionally high CO2adsorptioncapacity.Chem Commun,2012,48:248–250)。
微孔结构化合物和/或聚合物具有更加细微的孔隙结构及更好的吸附功能，与可膨胀微球、低熔点金属和/或低熔点金属合金相互协同，使得组合物体系在广泛的形变范围内具有良好的导电性能。
本发明的可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物中，所述的热塑性聚氨酯弹性体组合物中的热塑性聚氨酯弹性体的硬度在邵氏55A到邵氏85D之间，优选硬度在邵氏60A到邵氏78D之间的热塑性聚氨酯弹性体。
本发明的可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物中，所述的热塑性聚氨酯弹性体组合物中热塑性聚氨酯弹性体由包含二异氰酸酯、扩链剂、多元醇的原料反应制得。
其中，二异氰酸酯是TDI、MDI、HMDI、HDI、PPDI、IPDI、NDI、XDI、TTI、TODI中的一种或多种；优选TDI、MDI、HMDI、HDI、IPDI中的一种或多种。扩链剂是小分子二元胺或二元醇，其中，小分子二元胺优选3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,5-二氨基对氯苯甲酸异丁酯、二乙基甲苯二胺、3,5-二甲硫基甲苯二胺中的一种或多种，小分子二元醇优选1,4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、甲基丙二醇、二乙二醇、1,4-环己二醇、新戊二醇中的一种或多种。多元醇是聚酯多元醇或聚醚多元醇；其中，聚酯多元醇优选醇酸聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇中的一种或多种；聚醚多元醇优选聚氧化丙烯多元醇、聚四氢呋喃多元醇、共聚醚多元醇中的一种或多种。
本发明的可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物的制备方法，其先将热塑性聚氨酯弹性体、低熔点金属和/或低熔点金属合金、微孔结构化合物和/或聚合物混合均匀，再通过开炼机、密炼机、捏合机、挤出机中的任意一种进行熔融共混得到混合物；其中，优选挤出机，挤出温度控制在150-230℃之间。再将此混合物与可膨胀微球混合均匀，通过注塑或挤出或模压工艺制备得到热塑性聚氨酯弹性体组合物，优选注塑工艺，注塑温度为150-230℃。
本发明的一种可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物，是通过测试材料发生形变后形变方向上体积电阻率R变化感应形变，体积电阻率测试参考GB/T2439-2001、GB/T1410-2006。
本发明的一种可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物用于机械形变传感器、智能穿戴、运动感应鞋材、材料失效预防等领域。
通过采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
制备的热塑性聚氨酯弹性体组合物的体积电阻率随材料拉伸、压缩形变发生规律变化，可通过检测材料体积电阻率大小变化，反馈其形变变化。
具体实施方式
以下通过具体实施例来进一步说明本发明。在本申请中，份、重量份、wt％通常按质量计，除非另有规定。
以下实施例及对比例中热塑性聚氨酯弹性体组合物具体制备工艺如下，先将热塑性聚氨酯弹性体、低熔点金属和/或低熔点金属合金、微孔结构化合物和/或聚合物混合均匀，再通过开炼机、密炼机、捏合机、挤出机中的任意一种进行熔融共混得到混合物；其中，优选挤出机的挤出温度控制在150-230℃之间。再将此混合物与可膨胀微球混合均匀，通过注塑或挤出或模压等工艺制备得到热塑性聚氨酯弹性体组合物，工艺温度为150-270℃，优选注塑工艺。
挤出机为南京瑞亚挤出机制造有限责任公司TES-40
注塑机为海天集团注塑机MA900-2
实施例、对比例的挤出过程及注塑过程各区温度分别见表1和表2。
超交联聚苯乙烯的制备：
原材料：聚苯乙烯(中石化)、1,2-二氯乙烷(AR，阿拉丁)、二甲氧基甲烷(AR，阿拉丁)、无水三氯化铁(AR，阿拉丁)、甲醇(AR，国药)
将0.2g聚苯乙烯溶解于400mL 1,2-二氯乙烷中，常温下搅拌8h后温度升至36℃。此时，向反应体系中加入500μL二甲氧基甲烷，并加入1.0g无水三氯化铁，并升温至80℃，反应12h，再经减压蒸馏将体系物质浓缩至约15mL，并用甲醇沉降、抽滤，投入索氏提取器中，使用甲醇抽提24h，50℃真空干燥24h后即可得到超交联聚苯乙烯(编号HCP-A)。
含卟啉的共轭微孔聚合物的制备：
原材料：对苯二甲醛(AR，阿拉丁)、吡咯(AR，国药)、无水三氯化铁(AR，阿拉丁)。
50ml对苯二甲醛添加到100ml吡咯中充分搅拌，添加0.1g无水三氯化铁加热搅拌至453K，继续反应72h，50℃真空干燥24h使未反应物挥发，得到含卟啉的共轭微孔聚合物(编号CMP-A)。
实施例1
一种可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物，所述组合物包括，热塑性聚氨酯弹性体93.5重量份，可膨胀微球0.5重量份，低熔点金属5重量份，微孔结构化合物1重量份。
其中，热塑性聚氨酯弹性体选择60A聚醚型热塑性聚氨酯弹性体(WHT-80560，万华化学集团股份有限公司)，可膨胀微球选择初始平均粒径9μm、起发温度90℃的可膨胀微球(F-48，日本松本油脂制药株式会社)，低熔点金属选择镓(熔点30℃)，微孔结构化合物选择β-环糊精(孟州市华兴生物化工有限责任公司)。
实施例2
一种可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物，所述组合物包括，热塑性聚氨酯弹性体70重量份，可膨胀微球5重量份，低熔点金属20重量份，微孔结构化合物5重量份。
其中，热塑性聚氨酯弹性体选择64D聚醚型热塑性聚氨酯弹性体(WHT-8264，万华化学集团股份有限公司)，可膨胀微球选择初始平均粒径35μm、起发温度190℃的可膨胀微球(F-230D，日本松本油脂制药株式会社)，低熔点金属选择铟(熔点157℃)，微孔结构化合物选择羟丙基-β-环糊精(山东滨州智源生物科技有限公司)。
实施例3
一种可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物，所述组合物包括，热塑性聚氨酯弹性体70重量份，可膨胀微球5重量份，低熔点金属20重量份，微孔结构化合物5重量份。
其中，热塑性聚氨酯弹性体选择80A聚酯型热塑性聚氨酯弹性体(WHT-1180，万华化学集团股份有限公司)，可膨胀微球选择初始平均粒径18μm、起发温度148℃的可膨胀微球(Expancel 950DU80，Nouryon)，低熔点金属合金选择铋铅锡镉铟合金(Bi45wt％-Pb23wt％-Sn8 wt％-Cd5 wt％-In19wt％，熔点47℃)，微孔结构化合物选择杯[8]芳烃(百灵威科技有限公司)。
实施例4
一种可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物，所述组合物包括，热塑性聚氨酯弹性体84重量份，可膨胀微球3重量份，低熔点金属10重量份，微孔结构化合物3重量份。
其中，热塑性聚氨酯弹性体选择95A聚酯型热塑性聚氨酯弹性体(WHT-1195，万华化学集团股份有限公司)，可膨胀微球选择初始平均粒径38μm、起发温度132℃的可膨胀微球(Expancel 930DU120，Nouryon)，低熔点金属合金选择铋锡合金(Bi 20wt％-Sn80wt％，熔点200℃)，微孔结构化合物选择4-叔丁基硫杂环杯[4]芳烃。
实施例5
一种可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物，所述组合物包括，热塑性聚氨酯弹性体93重量份，可膨胀微球1重量份，低熔点金属5重量份，微孔结构化合物1重量份。
其中，热塑性聚氨酯弹性体选择78D聚酯型热塑性聚氨酯弹性体(WHT-1180D，万华化学集团股份有限公司)，可膨胀微球选择初始平均粒径45μm、起发温度145℃的可膨胀微球(快思瑞DU608)，低熔点金属合金选择铋锡锌合金(Bi 56wt％-Sn40wt％-Zn4wt％，熔点130℃)，微孔结构化合物选择葫芦脲[7](太原市埃斯维达化工科技有限公司)。
实施例6
一种可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物，所述组合物包括，热塑性聚氨酯弹性体93重量份，可膨胀微球1重量份，低熔点金属5重量份，微孔结构聚合物1重量份。
其中，热塑性聚氨酯弹性体选择85A聚酯型热塑性聚氨酯弹性体(WHT-1185，万华化学集团股份有限公司)，可膨胀微球选择初始平均粒径20μm、起发温度155℃的可膨胀微球(快思瑞DU1901M-2LG)，低熔点金属合金选择镓铟锡合金(Ga 68.5wt％-In21.5％-Sn10wt％，熔点6℃)，微孔结构聚合物选择超交联聚苯乙烯(编号HCP-A)。
实施例7
一种可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物，所述组合物包括，热塑性聚氨酯弹性体85重量份，可膨胀微球5重量份，低熔点金属8重量份，微孔结构聚合物2重量份。
其中，热塑性聚氨酯弹性体选择80A聚醚型热塑性聚氨酯弹性体(WHT-8180，万华化学集团股份有限公司)，可膨胀微球选择初始平均粒径9μm、起发温度145℃的可膨胀微球(Expancel 920DU20，Nouryon)，低熔点金属合金选择镓(熔点30℃)，微孔结构聚合物选择含卟啉的共轭微孔聚合物(编号CMP-A)。
对比例1
选择与实施例1相同聚醚型热塑性聚氨酯弹性体(硬度60A)作为对比例1。
对比例2
选择与实施例2相同聚醚型热塑性聚氨酯弹性体(硬度64D)作为对比例2。
对比例3
选择与实施例3相同聚酯型热塑性聚氨酯弹性体(硬度80A)作为对比例3。
对比例4
选择与实施例4相同聚酯型热塑性聚氨酯弹性体(硬度95A)作为对比例4。
对比例5
选择与实施例5相同聚酯型热塑性聚氨酯弹性体(硬度78D)作为对比例5。
对比例6
选择与实施例6相同聚酯型热塑性聚氨酯弹性体(硬度85A)作为对比例6。
对比例7
选择与实施例3相同聚酯型热塑性聚氨酯弹性体(硬度80A)，并添加实施例3相同比例的相同可膨胀微球，通过相同的工艺制备得到热塑性聚氨酯弹性体组合物作为对比例7。
对比例8
选择与实施例4相同聚酯型热塑性聚氨酯弹性体(硬度95A)，并添加实施例4相同比例的相同可膨胀微球，通过相同的工艺制备得到热塑性聚氨酯弹性体组合物作为对比例8。
对比例9
选择与实施例2相同聚醚型热塑性聚氨酯弹性体(硬度64D)，并添加实施例2相同比例的相同可膨胀微球，通过相同的工艺制备得到热塑性聚氨酯弹性体组合物作为对比例9。
表1挤出过程各区温度设定
编号 1区 2区 3区 4区 5区 6区 7区 8区 9区 10区 11区
实施例1 150 155 160 165 170 170 175 175 170 165 160
实施例2 200 205 210 215 220 220 225 225 220 210 205
实施例3 170 175 180 185 190 190 195 195 190 185 180
实施例4 190 195 200 205 210 210 215 215 210 205 195
实施例5 205 210 215 220 225 225 230 230 220 215 210
实施例6 185 190 195 200 205 205 210 210 205 200 195
实施例7 165 170 175 180 185 185 190 190 185 185 180
对比例1 150 155 160 165 170 170 175 175 170 165 160
对比例2 200 205 210 215 220 220 225 225 220 210 205
对比例3 170 175 180 185 190 190 195 195 190 185 180
对比例4 190 195 200 205 210 210 215 215 210 205 195
对比例5 205 210 215 220 225 225 230 230 220 215 210
对比例6 185 190 195 200 205 205 210 210 205 200 195
对比例7 170 175 180 185 190 190 195 195 190 185 180
对比例8 190 195 200 205 210 210 215 215 210 205 195
对比例9 200 205 210 215 220 220 225 225 220 210 205
表2注塑过程各区温度设定
编号 1区 2区 3区 4区 5区
实施例1 160 165 170 175 170
实施例2 210 215 220 225 220
实施例3 180 185 190 195 190
实施例4 200 205 210 215 210
实施例5 215 220 225 230 225
实施例6 195 200 205 210 205
实施例7 175 180 185 190 185
对比例1 160 165 170 175 170
对比例2 210 215 220 225 220
对比例3 180 185 190 195 190
对比例4 200 205 210 215 210
对比例5 215 220 225 230 225
对比例6 195 200 205 210 205
对比例7 180 185 190 195 190
对比例8 200 205 210 215 210
对比例9 210 215 220 225 220
表3测试形变前后的形变发生方向上的体积电阻率R(Ω·m)变化(参考GB/T2439-2001、GB/T1410-2006)
Figure BDA0002322962860000131
通过所述的实施例制备得到的热塑性聚氨酯弹性体组合物在外力作用下，材料体积电阻率随材料拉伸、压缩形变发生规律变化，可通过检测材料体积电阻率大小变化，反馈其形变变化；对比例在进行拉伸、压缩形变后体积电阻率不发生变化。

Claims (13)

1.一种可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述组合物包括：
热塑性聚氨酯弹性体 50-97.9重量份，
可膨胀微球 0.1-10重量份，
低熔点金属和/或低熔点金属合金 1-30重量份，
微孔结构化合物和/或聚合物 1-10重量份，
其中，热塑性聚氨酯弹性体、可膨胀微球、低熔点金属和/或低熔点金属合金、微孔结构化合物和/或聚合物的总重量份为100重量份，所述的低熔点金属和/或低熔点金属合金为一个标准大气压下6℃≤熔点≤200℃的金属和/或金属合金，低熔点金属和/或低熔点金属合金选自镓、铟、铷、镓铟合金、镓锌合金、铋锡合金、锡铅合金、锡镉合金、镓铟锡合金、镓铅锡合金、铋锡锌合金、铋锡铅铟合金、铋锡铅镉铟合金中的一种或多种，所述的微孔结构化合物是冠醚、环糊精、杯芳烃、柱芳烃、葫芦脲及其它们的衍生物中的一种或多种, 所述的微孔结构聚合物为超交联聚合物HCPs，固有微孔聚合物PIMs，共轭微孔聚合物CMPs中的一种或多种，所述组合物的制备方法为先将热塑性聚氨酯弹性体、低熔点金属和/或低熔点金属合金、微孔结构化合物和/或聚合物混合均匀，再通过开炼机、密炼机、捏合机、挤出机中的任意一种进行熔融共混得到混合物；再将此混合物与可膨胀微球混合均匀，通过注塑或挤出或模压制备得到热塑性聚氨酯弹性体组合物。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物包括：
热塑性聚氨酯弹性体 70-93.5重量份，
可膨胀微球 0.5-5重量份，
低熔点金属和/或低熔点金属合金 5-20重量份，
微孔结构化合物和/或聚合物 1-5重量份，
其中，热塑性聚氨酯弹性体、可膨胀微球、低熔点金属和/或低熔点金属合金、微孔结构化合物和/或聚合物的总重量份为100重量份。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述的可膨胀微球由壳体与芯体组成，壳体材料选自玻璃化转变温度Tg为50-300℃的热塑性聚合物，芯体材料选自沸点为40-290℃烷烃化合物及其衍生物，芯材重量百分比为10-90wt%，其余为壳体材料。
4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述的可膨胀微球选自初始平均粒径在5-50μm，起发温度在50-280℃的可膨胀微球。
5.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述的可膨胀微球选自初始平均粒径在9-45μm，起发温度在90-230℃的可膨胀微球。
6.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述的冠醚选自4冠醚、12冠醚、15-冠醚-5、18-冠醚-6中的一种或多种；冠醚衍生物选自甲基-18-冠醚-6、苯并-18-冠醚6中的一种或多种；和/或，所述的环糊精为α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精中的一种或多种；环糊精衍生物为甲基β-环糊精、羟丙基β-环糊精、磺丁基β-环糊精、麦芽糖基β-环糊精、氨基β-环糊精、巯基β-环糊精、多烯多胺β-环糊精、叠氮β-环糊精、羟丙基-γ-环糊精、分支环糊精等中的一种或多种；和/或，杯芳烃为杯[4]芳烃、杯[6]芳烃、杯[8]芳烃中的一种或多种；和/或，杯芳烃衍生物为4-叔丁基硫杂环杯[4]芳烃、4-叔丁基杯[8]芳烃、4-磺酰杯[6]芳烃中的一种或多种；和/或，葫芦脲为葫芦脲[5]、葫芦脲[6]、葫芦脲[7]中的一种或多种；和/或，葫芦脲衍生物选自五环己烷并葫芦脲[5]、六环己烷并葫芦脲[6]、全羟基化葫芦脲[6]中的一种或多种；和/或，超交联聚合物HCPs为超交联聚苯乙烯；固有微孔聚合物PIMs为酞箐微孔聚合物；共轭微孔聚合物CMPs为含卟啉的共轭微孔聚合物。
7.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述的热塑性聚氨酯弹性体组合物中的热塑性聚氨酯弹性体的硬度在邵氏55A到邵氏85D之间。
8.根据权利要求7所述的组合物，其特征在于，所述的热塑性聚氨酯弹性体组合物中的热塑性聚氨酯弹性体的硬度在邵氏60A到邵氏78D之间的热塑性聚氨酯弹性体。
9.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述的热塑性聚氨酯弹性体由包含二异氰酸酯、扩链剂、多元醇的原料反应制得；其中，二异氰酸酯是TDI、MDI、HMDI、HDI、PPDI、IPDI、NDI、XDI、TTI、TODI中的一种或多种；扩链剂是小分子二元胺和/或二元醇，其中，小分子二元胺选自3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,5-二氨基对氯苯甲酸异丁酯、二乙基甲苯二胺、3,5-二甲硫基甲苯二胺中的一种或多种，小分子二元醇选自1,4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、甲基丙二醇、二乙二醇、1,4-环己二醇、新戊二醇中的一种或多种；多元醇是聚酯多元醇和/或聚醚多元醇；
其中，聚酯多元醇选自醇酸聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇中的一种或多种；聚醚多元醇选自聚氧化丙烯多元醇、聚四氢呋喃多元醇、共聚醚多元醇中的一种或多种。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的组合物的制备方法，其特征在于，先将热塑性聚氨酯弹性体、低熔点金属和/或低熔点金属合金、微孔结构化合物和/或聚合物混合均匀，再通过开炼机、密炼机、捏合机、挤出机中的任意一种进行熔融共混得到混合物；再将此混合物与可膨胀微球混合均匀，通过注塑或挤出或模压制备得到热塑性聚氨酯弹性体组合物。
11.根据权利要求10所述的组合物的制备方法，其特征在于，通过挤出机进行熔融共混得到混合物，挤出温度控制在150-230℃之间；再将此混合物与可膨胀微球混合均匀，通过注塑或挤出或模压制备得到热塑性聚氨酯弹性体组合物。
12.根据权利要求10所述的组合物的制备方法，其特征在于，先将热塑性聚氨酯弹性体、低熔点金属和/或低熔点金属合金、微孔结构化合物和/或聚合物混合均匀，再通过开炼机、密炼机、捏合机、挤出机中的任意一种进行熔融共混得到混合物；再将此混合物与可膨胀微球混合均匀，通过注塑制备得到热塑性聚氨酯弹性体组合物，注塑工艺温度为150-230℃。
13.根据权利要求1-9中任一项所述的可形变感应的热塑性聚氨酯弹性体组合物或根据权利要求10-12所述的方法制备得到的组合物的应用，该组合物在外力作用下发生拉伸、弯曲、压缩、折叠形变后材料的体积电阻率发生变化，通过检测体积电阻率大小变化，进而监测材料形变变化；此材料可用于机械形变传感器、智能穿戴、运动感应鞋材、材料失效预防领域。
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