熱致感應(yīng)型形狀記憶纖維與凝膠的制備及其性能研究.pdf

1、對(duì)形狀記憶高分子材料的研究、開(kāi)發(fā)與利用，近些年成為智能材料研究領(lǐng)域一個(gè)備受關(guān)注的課題，而其中熱致感應(yīng)型形狀記憶高分子材料因其適用性廣泛、響應(yīng)條件易于調(diào)節(jié)、回復(fù)能力可控性比較強(qiáng)而成為這一研究領(lǐng)域重中之重。本文研究了熱致感應(yīng)型形狀記憶纖維和凝膠的制備方法，進(jìn)行了形狀記憶性纖維的紡制和凝膠的合成，通過(guò)各種測(cè)試手段研究了纖維和凝膠的結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能與形狀記憶特性。 熱致感應(yīng)型高分子產(chǎn)生形狀記憶功能要有兩相結(jié)構(gòu)：即結(jié)晶相和無(wú)定型相

2、。這種兩相結(jié)構(gòu)經(jīng)交聯(lián)后產(chǎn)生能維持一定形態(tài)的硬段區(qū)(無(wú)定型區(qū))和能可逆固化與軟化的軟段區(qū)(結(jié)晶區(qū))，進(jìn)而使高分子材料形成對(duì)初始形狀的記憶功能。丙烯酸十八酯(SA)和丙烯酸(AA)的共聚物P(SA-co-AA)具有結(jié)晶相和無(wú)定型相，將其與聚乙烯醇(PVA)混合來(lái)紡絲，然后在凝固浴中引發(fā)交聯(lián)，來(lái)制備形狀記憶性功能纖維。本文首先合成了單體SA，然后將其與精制后的AA共聚制備了P(SA-co-AA)；再將合成共聚物與PVA按一定比例混合，利用凝膠

3、化紡絲制得了形狀記憶性初生纖維。利用正交實(shí)驗(yàn)分析，確定了較優(yōu)的紡絲方案；通過(guò)粘度測(cè)試，考查了對(duì)原液粘度產(chǎn)生影響的幾個(gè)重要因素；借鑒DSC和X-射線譜圖，了解了纖維結(jié)晶熔融轉(zhuǎn)變溫度，明確了纖維大致結(jié)晶結(jié)構(gòu)；用DMA分析，證實(shí)了纖維的楊氏模量可高達(dá)1010Pa，由材料形狀記憶特性模量化理論得知合成纖維具備了良好的形狀記憶功能；最后經(jīng)過(guò)形狀記憶回復(fù)比率和回復(fù)速率的測(cè)試，進(jìn)一步驗(yàn)證了纖維對(duì)初始形狀的記憶能力。 凝膠產(chǎn)生形狀記憶功能同樣也

4、要有兩相結(jié)構(gòu)。單體SA含有長(zhǎng)烷基側(cè)鏈，容易形成片層結(jié)晶相；無(wú)毒性單體十一烯酸(HA)含有無(wú)定型相。本文通過(guò)交聯(lián)劑亞甲基雙丙烯酰胺(MBAA)，將兩種單體交聯(lián)共聚合成了凝膠P(SA-co-HA)。然而因?yàn)閮煞N單體均是側(cè)鏈較長(zhǎng)的化合物，合成凝膠后脆性較大，雖然它們也能產(chǎn)生較高模量，但是由于缺乏彈性受力即易碎，因而表現(xiàn)不出良好的形狀記憶性能。于是本文又選用了含側(cè)鏈較短的第三單體丙烯酰胺(AM)，加入凝膠體系中來(lái)降低其脆性，增加共聚物大分子鏈間