熱固性形狀記憶氰酸酯樹脂的制備及表征技術(shù)研究.pdf

1、形狀記憶聚合物是一種具有廣泛應(yīng)用前景與巨大發(fā)展?jié)摿Φ闹悄芫酆衔锊牧?，由于其具有低成本、質(zhì)量輕、形變量大、易驅(qū)動(dòng)和性能可控等一系列優(yōu)異性能，已成為智能材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。首先采用化學(xué)合成的方法制備了兩種不同改性劑改性的氰酸酯形狀記憶聚合物，采用傅里葉變換紅外光譜分析、差示掃描量熱分析、熱失重分析、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析、拉伸試驗(yàn)等方法系統(tǒng)地研究了材料的微觀結(jié)構(gòu)、熱性能、力學(xué)性能和形狀記憶效應(yīng)，并據(jù)此分析了材料的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性質(zhì)之間的聯(lián)系。本

2、文旨在拓寬形狀記憶聚合物材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，研制出一種適合高溫環(huán)境使用的高性能形狀記憶聚合物材料。
　　研究發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)合成的新型熱固性氰酸酯形狀記憶聚合物具備優(yōu)良的力學(xué)性能、較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和耐熱性能。改性劑PEG使聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從156.9℃到259.6℃可調(diào)。而改性劑HTBN與氰酸酯單體反應(yīng)性較好，實(shí)現(xiàn)了對聚合物材料的增韌，抗拉強(qiáng)度提高到50MPa以上。兩個(gè)體系的熱分解起始溫度均高于300℃，拉伸強(qiáng)度達(dá)到3

3、0MPa～75MPa，彈性模量為0.8GPa～1.6GPa，其力學(xué)性能符合工程塑料標(biāo)準(zhǔn)，適宜用作航空航天結(jié)構(gòu)材料使用。分析了改性劑含量對材料力學(xué)性能的影響，認(rèn)為少量改性劑的加入使聚合物的交聯(lián)密度增加，強(qiáng)度增強(qiáng)。隨著改性劑的繼續(xù)增加，體系的交聯(lián)密度降低，鏈段活動(dòng)性增強(qiáng)，材料強(qiáng)度降低，但塑性變形能力有所提升，斷裂延伸率提高。
　　研究發(fā)現(xiàn)所制備的氰酸酯形狀記憶聚合物具有顯著的粘彈性特征，表現(xiàn)出優(yōu)異的形狀記憶效應(yīng)。所制備的氰酸酯形狀記憶

4、聚合物具有較快的形狀回復(fù)速度（回復(fù)時(shí)間最多不超過65s）和較高的形狀回復(fù)率（>95％），而且改性劑含量對形狀回復(fù)率的影響較小，即不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的氰酸酯SMP都有較高的形狀回復(fù)率。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)通過提高變形和回復(fù)溫度可以大幅減少試樣的受熱時(shí)間，改善其老化現(xiàn)象；另外通過在變形回復(fù)之前對試樣進(jìn)行外力束縛下的短時(shí)保溫操作，可提高材料的回復(fù)驅(qū)動(dòng)力。
　　關(guān)于形狀記憶原理本文分析了聚合物在變形回復(fù)前后的體系結(jié)構(gòu)和熵值變化，認(rèn)為形狀記憶聚合物