基于超支化聚合物的高強(qiáng)仿貝殼復(fù)合材料.pdf

1、貝殼具有優(yōu)異的性能，如質(zhì)輕，強(qiáng)度大和韌性高，這些都可歸因于貝殼獨(dú)特的“磚”和“泥漿”的層狀結(jié)構(gòu)。受貝殼多層次結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，人們已經(jīng)可以用許多方法來(lái)制備高強(qiáng)度仿貝殼復(fù)合材料。然而，目前人們雖然在制備高強(qiáng)度仿貝殼材料方面取得了很大進(jìn)展，但是高韌性的仿貝殼材料卻不多見(jiàn)。因此，如何制備兼具高強(qiáng)度與高韌性的仿貝殼材料仍是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
　　研究分析表明，以往制備仿貝殼材料大多數(shù)選用的是線(xiàn)性聚合物，如聚乙烯醇(PVA)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

2、，聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)，殼聚糖等。這些線(xiàn)性聚合物帶有大量極性基團(tuán)，可與無(wú)機(jī)片層材料形成強(qiáng)的氫鍵，因而制備的復(fù)合材料強(qiáng)度大。但由于這些線(xiàn)性聚合物分子是由共價(jià)鍵連接而成，共價(jià)鍵不能可逆斷裂、重組，使得能量耗散過(guò)程不可分階段完成，因而韌性較低。面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，有望通過(guò)引入動(dòng)態(tài)相互作用（如氫鍵、π-π相互作用、范德華力、離子鍵等）來(lái)解決這一問(wèn)題。
　　脂肪族超支化聚合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)非常適合制備高韌復(fù)合材料。一方面，脂肪族超支化聚

3、合物分子結(jié)構(gòu)中通常具有大量的極性基團(tuán)，如氨基、酰胺基、羥基等、易于形成分子內(nèi)與分子間的氫鍵作用;另一方面，脂肪族超支化聚合物的分子結(jié)構(gòu)高度支化、內(nèi)部空腔大、自由體積大，因而分子運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)，即便是被夾在片狀增強(qiáng)材料之間，也會(huì)具有很強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)能力。這些都具備了形成動(dòng)態(tài)相互作用的基礎(chǔ)。為了迸一步獲取高強(qiáng)高韌的超支化聚合物仿貝殼復(fù)合材料，有必要對(duì)復(fù)合材料加以適度交聯(lián)。有許多仿貝殼復(fù)合材料方面的研究報(bào)道表明，交聯(lián)后復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度將會(huì)有大幅度提高

4、。因而，可以預(yù)期在將超支化聚合物復(fù)合材料交聯(lián)后，有望獲得高強(qiáng)、高韌的仿貝殼復(fù)合材料。
　　本論文中，首先，以亞甲基雙丙烯酰胺和1-(2-氨乙基)哌嗪為單體，經(jīng)邁克爾加成反應(yīng)合成了超支化聚合物聚酰胺-胺（HPAMAM），并將其分別與納米粘土(clay)，氧化石墨烯(GO)進(jìn)行組裝制備仿貝殼材料，得到了具有層狀結(jié)構(gòu)的HPAMAM/clay復(fù)合膜和HPAMAM/GO復(fù)合膜。在此基礎(chǔ)上，用京尼平進(jìn)行了交聯(lián)。這些復(fù)合膜都具有很高的強(qiáng)度和很高