發(fā)布時(shí)間：2019-11-16 03:56

【摘要】：形狀記憶聚合物(SMP)是一類特殊的智能刺激響應(yīng)材料,能夠較易產(chǎn)生形變得到臨時(shí)形狀,受到刺激又能恢復(fù)到原始形狀,目前,已成為各國科學(xué)研究人員的研究熱點(diǎn)。聚降冰片烯(PNB)具有良好的形狀記憶及阻尼特性,作為智能材料在今后將具有十分廣泛的應(yīng)用。本文選用聚降冰片烯膠料(PNR,含增塑油與炭黑)、聚降冰片烯樹脂(PNB)作為基體材料,制備充油PNR、PNR/EPDM共混物、低充油PNB(Lo-PNB)及PNB復(fù)合材料。主要采用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射掃描電鏡(TEM)、橡膠加工分析儀(RPA)、差示掃描量熱儀(DSC)、動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀(DMA)、材料試驗(yàn)機(jī)等表征方法研究材料的微觀結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)流變性能、熱性能、形狀記憶性能等。研究結(jié)果表明:不同用量芳烴油填充PNR,當(dāng)增塑油的用量從0 phr增加到40 phr,PNR的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)從-33.5℃降低到-38.9℃,這是因?yàn)镻NR分子鏈間的增塑油增多,自由體積增多,鏈段及分子鏈的活動(dòng)能力增強(qiáng),削弱了分子鏈間的相互作用,這也導(dǎo)致了形狀恢復(fù)率降低,但固定率幾乎不變。在PNR/EPDM共混物中,因增塑油的遷移而出現(xiàn)了兩個(gè)Tg外擴(kuò)的現(xiàn)象。PNR/EPDM=100/0的形狀記憶性能好于PNR/EPDM=75/25的。雖共混后形狀記憶性能略微變差,但PNR/EPDM=75/25中PNR相Tg(26.5℃)作為轉(zhuǎn)變溫度更適合應(yīng)用在形狀記憶中,而且抗熱氧老化性能得到大大改善。在Lo-PNB中,80℃以下,隨著驅(qū)動(dòng)溫度提高,Lo-PNB的恢復(fù)率增大且恢復(fù)速率增加,且在不同溫度水中,試樣的恢復(fù)程度較符合“時(shí)溫等效原理”。在三次形狀記憶循環(huán)中,Lo-PNB的形狀固定率都能高達(dá)99%以上,形狀恢復(fù)率逐步提高。隨著模壓次數(shù)的增加,四次模壓成型試樣的形狀恢復(fù)率逐漸升高,這與其應(yīng)力松弛后的平衡模量大小順序相同,平衡模量越大,形狀恢復(fù)率越高。采用四種不同結(jié)構(gòu)微納米粒子:碳酸鈣(Ca CO_3)、碳納米管(CNT)、有機(jī)蒙脫土(OMMT)和炭黑(CB)填充低充油PNB制備四種復(fù)合材料(Ca CO_3-PNB、CNT-PNB、OMMT-PNB、CB-PNB),其Tg均在23℃附近,接近室溫,利于實(shí)際應(yīng)用。其最大應(yīng)力松弛速率和應(yīng)力松弛平衡模量值的順序均是Ca CO_3-PNBCNT-PNBOMMT-PNBCB-PNB,與最大形狀恢復(fù)速率的大小順序和在53℃時(shí)的形狀恢復(fù)率的大小順序相同;四種復(fù)合材料形狀恢復(fù)率達(dá)到99.0%時(shí)最低的恢復(fù)溫度順序與應(yīng)力松弛平衡模量值的順序相反。這表明越快的應(yīng)力松弛速率導(dǎo)致越快的形狀恢復(fù);平衡模量值越高,在相同恢復(fù)溫度時(shí)形狀恢復(fù)率越高;同樣,達(dá)到相同恢復(fù)率時(shí)所需的恢復(fù)溫度越低。四種復(fù)合材料的形狀固定率都可在Tg-15℃時(shí)達(dá)到99.0%以上。復(fù)合材料都展現(xiàn)出了優(yōu)異的形狀固定和恢復(fù)性能,其中,Ca CO_3-PNB復(fù)合材料具有最優(yōu)異的耐多次形狀記憶循環(huán)性能,而CB-PNB相對最差。在18℃時(shí),復(fù)合材料的可逆塑性形狀固定率順序?yàn)镺MMT-PNBCNT-PNBCB-PNBCa CO_3-PNB,四種復(fù)合材料都具有優(yōu)異的形狀恢復(fù)性能,OMMT-PNB具有最優(yōu)異的可逆塑性形狀記憶性能。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB381

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2561656