电热双驱动形状记忆聚氨酯/石墨烯/环氧树脂复合材料的制备及其性能研究

发布时间：2021-09-05 11:37

　　近几年,形状记忆材料备受航天航空、医疗、纺织、工程等行业的青睐,尤其是形状记忆聚合物凭借其形状记忆效果显著、原材料充足、品种多等优点,成为各行业研究的热题。随着对形状记忆聚合物认识的日益深入,除了研究热驱动这一传统的驱动方式外,更需深入了解电驱动、光驱动、磁驱动等方式,而且进一步突破单向循环,向双向甚至多向循环形式进军,来适应甚至推进行业的发展。本论文采用原位聚合法制备了石墨烯／形状记忆聚氨酯复合材料、改性石墨烯／形状记忆环氧树脂复合材料以及聚氨酯/石墨烯／环氧树脂形状记忆复合材料,较为全面的探究了制备方案对其热力学、形状记忆性能的影响,并部分实现了电驱动、双向形变效果,主要研究结果总结如下：（1）石墨烯／聚氨酯形状记忆复合材料的SM-4.0S材料,其热分解温度比纯聚氨酯高大约50。C,SM-4.0S的断裂应力增至34.2Mpa,模量增至47.5Mpa,形状记忆性能达94%以上,并实现电驱动,尤其是SM-8.0S的电导率高达8.53×10-3-3S/m,类三明治夹层结构SM0-4.0S/PU/SM0-8.0S复合材料在80V电驱动下,实现双向形状记忆恢复过程。（2）石墨烯／环氧树脂形状... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 结论
    1.1 形状记忆材料简介
    1.2 形状记忆聚合物
        1.2.1 形状记忆聚合物概况
        1.2.2 形状记忆聚合物的形状记忆机理
        1.2.3 形状记忆聚合物国内外发展现状
    1.3 石墨烯
        1.3.1 石墨烯的结构及性质
        1.3.2 石墨烯的制备方法
        1.3.3 功能化石墨烯及其应用
    1.4 形状记忆聚氨酯高分子材料
        1.4.1 形状记忆聚氨酯的结构及形状记忆机理
        1.4.2 形状记忆聚氨酯及其改性方法
        1.4.3 形状记忆聚氨酯及其复合材料的应用
    1.5 形状记忆环氧树脂
        1.5.1 环氧树脂的结构及形状记忆机理
        1.5.2 形状记忆环氧树脂的改性方法
        1.5.3 形状记忆环氧树脂及其复合材料的应用
    1.6 形状记忆聚合物增韧改性研究
        1.6.2 形状记忆聚氨酯/纳米材料/环氧树脂互穿网络结构复合材料的研究现状
    1.7 本课题研究背景及意义
2 石墨烯的制备及其性能研究
    2.1 实验药品及仪器
        2.1.1 实验仪器
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验具体步骤
        2.2.1 氧化还原法制备石墨烯rGO
        2.2.2 超声剥离法制备石墨烯G
    2.3 产物的表征
        2.3.1 四探针电阻测试仪分析(Four-probe resistance tester)
        2.3.2 拉曼散射谱分析(Raman Spectroscopy,RS)
        2.3.3 X射线衍射分析(X-ray Power Diffraction,XRD)
        2.3.4 X射线光电子能谱分析(X-ray Power Diffraction,XPS)
        2.3.5 透射电镜分析(Transmission Electron Microscope,TEM)
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 电导率分析
        2.4.2 XRD、RS与XPS分析
        2.4.3 TEM分析
    2.5 本章小结
3 石墨烯/形状记忆聚氨酯(rGO/SMPU)复合材料的制备及其性能研究
    3.1 实验试剂与仪器
        3.1.1 实验试剂
        3.1.2 实验仪器
    3.2 产物的表征
        3.2.1 红外光谱分析(Infrared Spectroscopy,IR)
        3.2.2 热重分析(Thermogravimetric Analysis,TG)
        3.2.3 差示热量扫描分析(Differential Scanning Calorimeter,DSC)
        3.2.4 扫描电子电镜分析(SEM)
        3.2.5 力学性能分析
        3.2.6 导电性分析
        3.2.7 形状记忆性能分析
    3.3 实验具体步骤
        3.3.1 形状记忆聚氨酯(SMPU)的制备
        3.3.2 石墨烯/形状记忆聚氨酯(rGO/SMPU)复合材料的制备
        3.3.3 类三明治夹层结构的石墨烯/聚氨酯复合材料的制备
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 红外光谱分析
        3.4.2 热稳定性分析
        3.4.3 DSC分析
        3.4.4 SEM分析
        3.4.5 力学性能分析
        3.4.6 形状记忆性能分析
    3.5 本章小结
4 石墨烯/形状记忆环氧树脂(rGO/SMEP)复合材料的制备及其性能研究
    4.1 实验试剂与仪器
        4.1.1 实验试剂
        4.1.2 实验仪器
    4.2 实验具体步骤
        4.2.1 不氧树脂固化
        4.2.2 改性石墨稀(FG)的制备
        4.2.3 石墨烯/环氧树脂复合材料(rGO/SMEP)的制备
        4.2.4 改性石墨烯/环氧树脂复合材料(FG/SMEP)的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 机理分析
        4.3.2 红外光谱分析
        4.3.3 DSC分析
        4.3.4 力学性能分析
        4.3.5 形状记忆性能分析
    4.4 本章小结
5 聚氨酯/石墨烯/环氧树脂互穿网络结构复合材料的制备及其性能研究
    5.1 实验试剂与仪器
        5.1.1 实验试剂
        5.1.2 实验仪器
    5.2 实验过程与具体步骤
        5.2.1 聚氨酯/环氧树脂(IPN)体系的制备
        5.2.2 聚氨酯/石墨烯/环氧树脂(G-IPN)体系的制备(物理共混法)
        5.2.3 聚氨酯/KH-550改性石墨烯/环氧树脂(FG-IPN)体系的制备(原位聚合法)
    5.3 结果与讨论
    5.4 本章小结
6 结论
参考文献
攻读硕土期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：3385278