【摘要】：聚合物暴露于外部環(huán)境(例如:光照、紫外線、熱)之中會(huì)受到破壞,降低材料的性能以及使用壽命。自修復(fù)是人們模仿生物體損傷愈合的概念,解決材料損傷、延長材料使用壽命的新方法。針對(duì)近年來自修復(fù)聚合物材料的研究情況,根據(jù)自修復(fù)機(jī)理可以將其分為共價(jià)鍵自修復(fù)材料、超分子自修復(fù)材料兩類,我們分別闡述了它們的化學(xué)原理與制備方法。在此基礎(chǔ)上,對(duì)自修復(fù)性質(zhì)的多樣性,如形狀自修復(fù)、導(dǎo)電性自修復(fù)、疏水性自修復(fù)、順磁性自修復(fù)等應(yīng)用性質(zhì)進(jìn)行綜述。我們的研究主要包括以呋喃基醇為單體制備呋喃基聚氨酯,再進(jìn)一步與雙馬來酰亞胺反應(yīng)制備Diels-Alder(DA)共價(jià)交聯(lián)的聚合物。當(dāng)材料被破壞之后,DA共價(jià)鍵斷裂;當(dāng)破損的材料被加熱到一定的溫度時(shí),DA反應(yīng)正向進(jìn)行,共價(jià)鍵重組,從而達(dá)到修復(fù)材料的目的。由于所用單體和交聯(lián)劑的不同,材料的修復(fù)溫度呈現(xiàn)了微小的差距。通過DSC和DMA的測(cè)試可以很明顯的發(fā)現(xiàn),這種現(xiàn)象呈現(xiàn)一定的規(guī)律性:酰胺單體的修復(fù)溫度最高,酰亞胺次之,胺的溫度最低。與此同時(shí),為了提高材料的修復(fù)性能和達(dá)到進(jìn)一步保護(hù)材料的目的,我們?cè)谧孕迯?fù)材料的基體之中填充進(jìn)了負(fù)載低表面能物質(zhì)的納米二氧化硅,使得材料具備疏水性能從而達(dá)到自保護(hù)的目的。而且,納米粒子會(huì)隨著鏈的移動(dòng)進(jìn)行遷移,產(chǎn)生持久可恢復(fù)的疏水表層。其中,為了使二氧化硅納米粒子表面負(fù)載低表面能的物質(zhì),我們首先合成了末端含有全氟烷基的重氮甲烷,然后通過加熱重氮甲烷生成卡賓,利用卡賓與二氧化硅表面的羥基發(fā)生插入反應(yīng)實(shí)現(xiàn)納米二氧化硅的表面修飾。通過改變納米二氧化硅在聚氨酯材料中的含量,總結(jié)分析其對(duì)力學(xué)性質(zhì)和疏水性質(zhì)的影響。通過電鏡和拉力測(cè)試,得到了材料的力學(xué)的修復(fù)效率。通過接觸角和表面元素的分析測(cè)試,證明了材料表層性質(zhì)實(shí)現(xiàn)了自我修復(fù)。綜上所述,我們得到了一種可由同一條件(熱)激發(fā)同時(shí)實(shí)現(xiàn)力學(xué)修復(fù)和表面修復(fù)的聚氨酯復(fù)合材料。材料損壞之后,在熱的刺激之下,呋喃與雙馬來酰亞胺之間的共價(jià)反應(yīng)正向進(jìn)行,對(duì)材料的內(nèi)部力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行修復(fù);同時(shí),通過分子鏈擴(kuò)展和移動(dòng),帶動(dòng)納米二氧化硅納米粒子進(jìn)行移動(dòng),遷移到裂痕的表面,達(dá)到輔助修復(fù)力學(xué)性質(zhì)的效果。與此同時(shí),低表面能的物質(zhì)和納米粒子遷移到材料的表面,提高了材料表面的接觸角,也就是增大了材料的表面疏水能力,避免了材料受到腐蝕,進(jìn)而達(dá)到保護(hù)材料的目的。
【學(xué)位授予單位】：齊魯工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O631

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本文編號(hào)：2691787