本文關(guān)鍵詞：形狀記憶環(huán)氧樹脂及其復(fù)合材料的制備與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：形狀記憶聚合物作為一種新興智能材料,在航空航天、生物醫(yī)療、家居服飾等領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景。本文針對形狀記憶環(huán)氧樹脂耐熱性能差、力學(xué)性能差的缺點,采用二次固化技術(shù),通過加入高溫潛伏性固化劑,使形狀記憶材料在完成形狀記憶功能后,再次對其進行二次固化,以提高其固化度,從而提高其耐熱性能、力學(xué)性能,并利用非等溫DSC法對其進行固化動力學(xué)研究。針對環(huán)氧樹脂韌性差的缺點,利用聚丙二醇二縮水甘油醚(PPGDGE)對其進行增韌,分別利用短切碳纖維、纖維布進行增強,旨在制備出力學(xué)性能高、形狀記憶性能好的形狀記憶環(huán)氧樹脂(SMEP)。制備了一系列不同固化度的SME P。通過動態(tài)力學(xué)分析(DMA)研究了不同固化體系儲能模量隨溫度的變化關(guān)系,計算了各個體系的交聯(lián)度,分析了存在形狀記憶效應(yīng)的固化度條件。研究了溫度對形狀回復(fù)性能的影響、固化度對SMEP性能的影響。實驗結(jié)果表明：固化度為70%的時候綜合性能較好,形狀回復(fù)溫度為62℃,試樣回復(fù)75。僅需101 s,形狀固定率和形狀回復(fù)率均在95%以上,試樣的有效折疊次數(shù)為20次左右。通過加入高溫潛伏性固化劑雙氰胺(DICY)實現(xiàn)SMEP的二次固化。非等溫DSC測試結(jié)果顯示：E51/593/DICY體系固化反應(yīng)DSC曲線有兩個獨立的固化放熱峰,兩個峰的峰值溫度相差105℃,說明固化反應(yīng)分兩步進行,證明二次固化技術(shù)具有可行性。DMA測試表明：加入DICY后,材料依然具有很好形狀記憶效應(yīng),各體系的形狀固定率和形狀回復(fù)率均在90%以上。各體系在高溫二次固化后,SMEP的交聯(lián)密度、拉伸強度、沖擊強度、Tg均得到提高。利用Kissinger方程、Ozawa方程、Crane方程計算了各個固化反應(yīng)體系的固化動力學(xué)參數(shù),推導(dǎo)了各個體系的固化動力學(xué)方程和固化工藝,得出最佳固化條件。FT-IR紅外分析表明：加入DICY的SMEP體系在高溫固化后,環(huán)氧基團轉(zhuǎn)化率由71%提高到95%,符合預(yù)期反應(yīng),驗證了固化工藝的合理性。采用低分子量脂肪族環(huán)氧樹脂PPGDGE對形狀記憶環(huán)氧樹脂進行增韌。測試結(jié)果表明：PPGDGE加入9phr時,材料的形狀記憶性能和力學(xué)性能最好。掃描電鏡表明增韌試樣由增韌前的脆性斷裂變?yōu)樵鲰g后的韌性斷裂。制各了纖維增強型環(huán)氧樹脂形狀記憶復(fù)合材料。結(jié)果表明：短切碳纖維并不能提高復(fù)合材料的力學(xué)強度,且由于碳纖維阻礙鏈段運動導(dǎo)致體系形狀記憶性能也有所下降；單向碳纖維布能有效的提高形狀記憶環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能、形狀回復(fù)率、形狀回復(fù)速率,但形狀固定率有所下降。
【關(guān)鍵詞】：形狀記憶聚合物 環(huán)氧樹脂 二次固化 固化動力學(xué) 碳纖維
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ323.5;TB33
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 緒論16-29
• 1.1 引言16
• 1.2 形狀記憶聚合物16-21
• 1.2.1 形狀記憶聚合物概述16-17
• 1.2.2 形狀記憶聚合物形狀記憶機理17-18
• 1.2.3 形狀記憶聚合物的應(yīng)用18-20
• 1.2.4 形狀記憶聚合物研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 形狀記憶環(huán)氧樹脂21-26
• 1.3.1 形狀記憶環(huán)氧樹脂國內(nèi)外研究概況21-24
• 1.3.2 形狀記憶環(huán)氧樹脂增韌改性研究現(xiàn)狀24
• 1.3.3 形狀記憶環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀24-26
• 1.4 形狀記憶環(huán)氧樹脂的二次固化技術(shù)26-27
• 1.4.1 形狀記憶材料存在的問題26
• 1.4.2 二次固化技術(shù)的提出及意義26-27
• 1.5 本論文的研究目的、意義和內(nèi)容27-29
• 1.5.1 本論文的研究目的、意義27
• 1.5.2 本論文研究內(nèi)容27-28
• 1.5.3 創(chuàng)新之處28-29
• 第二章 可二次固化形狀記憶環(huán)氧樹脂的制備與性能研究29-55
• 2.1 引言29
• 2.2 實驗部分29-35
• 2.2.1 實驗原料29-30
• 2.2.2 實驗儀器30
• 2.2.3 實驗方法30-35
• 2.3 性能測試與表征35-37
• 2.3.1 差示掃描量熱分析35
• 2.3.2 動態(tài)力學(xué)分析35
• 2.3.3 傅里葉變換紅外光譜35
• 2.3.4 掃描電鏡分析35
• 2.3.5 力學(xué)性能測試35-36
• 2.3.6 形狀記憶性能測試36-37
• 2.4 測試結(jié)果與分析37-53
• 2.4.1 不同固化體系的性能研究37-44
• 2.4.2 固化劑的選擇及二次固化可行性研究44-45
• 2.4.3 DMA動態(tài)力學(xué)分析和交聯(lián)密度的計算45-47
• 2.4.4 力學(xué)性能分析47-48
• 2.4.5 形狀記憶性能分析48-53
• 2.5 本章小結(jié)53-55
• 第三章 形狀記憶環(huán)氧樹脂固化動力學(xué)研究55-68
• 3.1 形狀記憶環(huán)氧樹脂固化動力學(xué)研究方法55-56
• 3.2 形狀記憶環(huán)氧樹脂固化動力學(xué)研究56-60
• 3.2.1 固化體系表觀活化能的計算56-59
• 3.2.2 不同固化體系動力學(xué)方程的確定59
• 3.2.3 固化反應(yīng)速率常數(shù)59-60
• 3.3 不同體系固化工藝的確定60-63
• 3.3.1 E51/593與E51/DICY體系固化工藝的確定61-62
• 3.3.2 E51/593/DICY體系固化工藝的確定62-63
• 3.4 固化反應(yīng)體系FT-IR分析63-66
• 3.5 本章小結(jié)66-68
• 第四章 形狀記憶環(huán)氧樹脂增韌體系的研究68-79
• 4.1 引言68
• 4.2 實驗部分68-69
• 4.2.1 實驗原料68
• 4.2.2 實驗儀器68
• 4.2.3 實驗方法68-69
• 4.3 結(jié)果與討論69-77
• 4.3.1 斷面SEM掃描電鏡分析69-70
• 4.3.2 FT-IR傅立葉紅外固化度分析70-71
• 4.3.3 DMA動態(tài)力學(xué)分析與交聯(lián)密度的計算71-72
• 4.3.4 DSC熱性能分析72
• 4.3.5 力學(xué)性能分析72-74
• 4.3.6 形狀記憶性能分析74-77
• 4.4 本章小結(jié)77-79
• 第五章 碳纖維增強形狀記憶環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制備與性能研究79-88
• 5.1 引言79
• 5.2 實驗部分79-81
• 5.2.1 實驗原料79
• 5.2.2 實驗儀器79-80
• 5.2.3 實驗方法80-81
• 5.3 性能測試與表征81
• 5.4 短切碳纖維增強SMEP復(fù)合材料的性能分析81-85
• 5.4.1 FT-IR分析82
• 5.4.2 SEM掃描電鏡分析82
• 5.4.3 短切碳纖維增強SMEP復(fù)合材料的拉伸斷面分析82-83
• 5.4.4 短切碳纖維增強SMEP復(fù)合材料的力學(xué)性能83-84
• 5.4.5 短切碳纖維增強SMEP復(fù)合材料的形狀記憶性能84-85
• 5.5 單向纖維布增強SMEP復(fù)合材料的性能分析85-87
• 5.5.1 纖維布增強SMEP復(fù)合材料的SEM85
• 5.5.2 纖維布增強SMEP復(fù)合材料的力學(xué)性能及形狀記憶性能85-86
• 5.5.3 纖維布增強SMEP復(fù)合材料的形狀回復(fù)速率86
• 5.5.4 各體系性能對比86-87
• 5.6 本章小結(jié)87-88
• 結(jié)論88-90
• 參考文獻90-97
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文97-99
• 致謝99

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：形狀記憶環(huán)氧樹脂及其復(fù)合材料的制備與性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：258878