【摘要】：形狀記憶聚合物(SMP)是一類特殊的智能刺激響應材料,能夠較易產生形變得到臨時形狀,受到刺激又能恢復到原始形狀,目前,已成為各國科學研究人員的研究熱點。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)、動態(tài)力學分析儀(DMA)、材料試驗機等表征方法研究材料的微觀結構、動態(tài)流變性能、熱性能、形狀記憶性能等。研究結果表明:不同用量芳烴油填充PNR,當增塑油的用量從0 phr增加到40 phr,PNR的玻璃化轉變溫度(Tg)從-33.5℃降低到-38.9℃,這是因為PNR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能力增強,削弱了分子鏈間的相互作用,這也導致了形狀恢復率降低,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Tg外擴的現(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℃)作為轉變溫度更適合應用在形狀記憶中,而且抗熱氧老化性能得到大大改善。在Lo-PNB中,80℃以下,隨著驅動溫度提高,Lo-PNB的恢復率增大且恢復速率增加,且在不同溫度水中,試樣的恢復程度較符合“時溫等效原理”。在三次形狀記憶循環(huán)中,Lo-PNB的形狀固定率都能高達99%以上,形狀恢復率逐步提高。隨著模壓次數(shù)的增加,四次模壓成型試樣的形狀恢復率逐漸升高,這與其應力松弛后的平衡模量大小順序相同,平衡模量越大,形狀恢復率越高。采用四種不同結構微納米粒子:碳酸鈣(Ca CO_3)、碳納米管(CNT)、有機蒙脫土(OMMT)和炭黑(CB)填充低充油PNB制備四種復合材料(Ca CO_3-PNB、CNT-PNB、OMMT-PNB、CB-PNB),其Tg均在23℃附近,接近室溫,利于實際應用。其最大應力松弛速率和應力松弛平衡模量值的順序均是Ca CO_3-PNBCNT-PNBOMMT-PNBCB-PNB,與最大形狀恢復速率的大小順序和在53℃時的形狀恢復率的大小順序相同;四種復合材料形狀恢復率達到99.0%時最低的恢復溫度順序與應力松弛平衡模量值的順序相反。這表明越快的應力松弛速率導致越快的形狀恢復;平衡模量值越高,在相同恢復溫度時形狀恢復率越高;同樣,達到相同恢復率時所需的恢復溫度越低。四種復合材料的形狀固定率都可在Tg-15℃時達到99.0%以上。復合材料都展現(xiàn)出了優(yōu)異的形狀固定和恢復性能,其中,Ca CO_3-PNB復合材料具有最優(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,復合材料的可逆塑性形狀固定率順序為OMMT-PNBCNT-PNBCB-PNBCa CO_3-PNB,四種復合材料都具有優(yōu)異的形狀恢復性能,OMMT-PNB具有最優(yōu)異的可逆塑性形狀記憶性能。
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB381

【參考文獻】

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本文編號：2561656