【摘要】：PVC因其難燃、耐磨、抗化學(xué)腐蝕、氣體水汽低滲透、綜合機(jī)械性能優(yōu)良、制品透明、電絕緣、隔熱隔音而得到廣泛應(yīng)用。但也因PVC化學(xué)結(jié)構(gòu)存在缺陷,而導(dǎo)致其熱穩(wěn)定性差,抗沖擊強(qiáng)度低,所以PVC穩(wěn)定化、高性能化和功能化一直備受關(guān)注。本文首先模擬PVC的降解老化,然后通過乙基雙馬來(lái)酰胺酸(DMA)類物質(zhì)與降解PVC發(fā)生D-A反應(yīng),從分子水平上實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能修復(fù);通過Friedel-Crafts反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了 PVC與呋喃環(huán)(Fur)接枝,進(jìn)而與DMA類物質(zhì)發(fā)生D-A可逆反應(yīng),實(shí)現(xiàn)了 PVC的熱可逆自修復(fù)。主要研究工作如下:(1)合成了 DMA類物質(zhì),模擬PVC的降解老化,并通過DMA類物質(zhì)對(duì)其進(jìn)行力學(xué)性能修復(fù),結(jié)果表明拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率修復(fù)率分別達(dá)到了 109.8%和150.3%。PVC修復(fù)前后的FTIR證明,修復(fù)反應(yīng)的機(jī)理是因?yàn)榻到釶VC中的共軛多烯與DMA發(fā)生了 Diels-Alder反應(yīng)。(2)采用微波輻照實(shí)現(xiàn)了呋喃與PVC的Friedel-Crafts接枝反應(yīng)并優(yōu)化了反應(yīng)條件,借助于呋喃環(huán)對(duì)反常結(jié)構(gòu)氯原子的替換,修飾PVC的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu),從源頭上實(shí)現(xiàn)了 PVC的穩(wěn)定化。呋喃與PVC的Friedel-Crafts接枝反應(yīng)的優(yōu)化條件為:反應(yīng)溫度為45℃,微波輻照15min,PVC:Fur:AlC13 =1:1:0.01,接枝率為11.47%。接枝反應(yīng)修復(fù)了 PVC的結(jié)構(gòu)缺陷,延遲了 HC1的消除反應(yīng),改善了 PVC的熱穩(wěn)定性能,剛果紅熱穩(wěn)定時(shí)間延長(zhǎng)了約4 min。通過計(jì)算熱降解動(dòng)力學(xué)參數(shù),呋喃接枝PVC第一降解階段(脫HC1)的活化能較PVC提升了 65.60 kJ/mol。(3)依靠引入的呋喃環(huán)與DMA之間的熱可逆D-A反應(yīng),構(gòu)建了 Fur-PVC-DMA自修復(fù)體系。偏光顯微鏡觀察不同溫度,不同時(shí)間的劃痕修復(fù)情況,證明具有熱可逆性的D-A鍵被成功引入,可實(shí)現(xiàn)材料的自修復(fù),熱處理修復(fù)溫度120℃為宜。對(duì)拉斷的啞鈴型自修復(fù)體系進(jìn)行60℃熱處理修復(fù)實(shí)驗(yàn),拉伸強(qiáng)度一次修復(fù)率為52.6%。
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ325.3
【圖文】：

分別與聚苯乙烯共混，兩種共混物的伸長(zhǎng)率都得到顯著改善。1.4 自修復(fù)高分子材料的研究進(jìn)展近年來(lái)，高分子材料由于其質(zhì)輕、較好的物理化學(xué)性能、價(jià)格低廉、設(shè)計(jì)性強(qiáng)等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，甚至在某些情況下可以代替金屬材料，但是材料在使用過程中不可避免的會(huì)因?yàn)閼?yīng)力、高溫高壓、輻射等產(chǎn)生局部損傷或微裂紋，導(dǎo)致材料性能下降，影響其使用壽命和應(yīng)用范圍[53]，甚至?xí){生命財(cái)產(chǎn)安全[54]。自修復(fù)技術(shù)被視為近幾年衍生出來(lái)的一類新興領(lǐng)域，主要應(yīng)用于尖端工程技術(shù)領(lǐng)域。近日，加州大學(xué)河濱分校的化學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種可對(duì)劃痕和裂縫進(jìn)行自主修復(fù)的新型自修復(fù)材料，該修復(fù)行為利用材料本身的延展性實(shí)現(xiàn)，未來(lái)有望應(yīng)用于電子設(shè)備屏幕以及電池的修復(fù)。1.4.1 自修復(fù)高分子材料的提出20世紀(jì)80年代美國(guó)軍方率先提出自修復(fù)的概念[55]，區(qū)別于傳統(tǒng)的機(jī)械連接、塑料焊接和膠接等技術(shù)。該類高分子材料能夠感知外界環(huán)境變化，進(jìn)行自我診斷，并對(duì)損傷的部位進(jìn)行自我修復(fù)，以恢復(fù)其自身性能[56]。自修復(fù)的靈感來(lái)源于自然界生物體的自愈合

1 緒論會(huì)產(chǎn)生黏膠狀物質(zhì)填補(bǔ)到傷口，一段時(shí)間后結(jié)晶固化，使脊椎得到愈合；圖c樹木劃痕的自愈合，植物的嫁接等都體現(xiàn)出了自修復(fù)性。自然界中壁虎斷尾重新長(zhǎng)出，依然可以正常活動(dòng)；蠑螈傷口處長(zhǎng)出肉芽，繼續(xù)愈合逐漸恢復(fù)如初；大熊貓牙釉質(zhì)界面中因含有天然有機(jī)質(zhì)使其牙齒能夠?qū)崿F(xiàn)自修復(fù)。自愈合賦予了生物頑強(qiáng)的生命力，通過物質(zhì)補(bǔ)給或能量補(bǔ)給機(jī)制，使傷口自動(dòng)愈合[57]。通過調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于廢舊的高分子材料目前的處理方式主要有三種：丟棄、焚燒、掩埋，無(wú)論哪種方式都會(huì)污染環(huán)境，不利于生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

自修復(fù)輪胎修復(fù)機(jī)理示意圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2785412