热刺激响应性杜仲胶复合材料的制备与性能研究
发布时间：2021-09-25 19:09
形状记忆高分子材料是一种新型的功能高分子材料,形状记忆高分子材料可以在一定的条件下改变其形状并固定,通过外界条件（如热、光、电、化学感应）等的刺激,又可恢复其初始形状。本文以杜仲胶（TPI）为基体材料制备了一系列热致型形状记忆复合材料,并对复合材料的硫化性能、物理机械性能、结晶性能、形状记忆性能进行研究,探讨复合材料的微观结构对宏观性能的影响,具体研究内容包括以下三个部分:首先,我们研究了共混比对TPI/NR形状记忆复合材料性能的影响。结果表明:随着体系中NR用量的提高,复合材料的拉伸强度和硬度呈下降趋势,断裂伸长率呈上升趋势;体系中TPI组分结晶度变化与对应的TPI组分含量成正比;随着TPI组分用量的增多,复合材料的形状记忆性能上升。同时,我们探究了结晶小分子硬脂酸和石蜡对TPI/NR和TPI形状记忆复合材料性能的影响,结果表明:加入硬脂酸和石蜡可以提高TPI/NR体系和TPI体系的形状固定率。然而,体系的形状回复率随体系中硬脂酸用量的增加而下降;加入石蜡也可以提升体系的形状固定率,同时,随着石蜡用量的增加体系的形状回复率逐渐降低。其次,我们研究了补强填料碳纳米管（CNTs）和炭黑（...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同共混比的NR/TPI形状记忆材料的DSC曲线
青岛科技大学研究生学位论文19图2-2不同共混比的NR/TPI形状记忆材料的动态力学性能Fig.2-2.DynamicmechanicalpropertiesofNR/TPIshapememorymaterialswithdifferentblendratios(A)Storagemodulus(B)Lossfactor图2-2为不同共混比的NR\TPI的储能模量和损耗因子曲线，其中储能模量曲线出现两处迅速降低，分析原因认为第一处迅速降低对应于材料的玻璃化转变，玻璃化转变期间链段开始运动，导致材料的储能模量快速下降。第二处迅速降低对应于材料结晶的熔融，由于结晶的熔融导致分子链的运动不再受到限制，材料的储能模量再一次下降。从图中可以看出，随着体系中NR用量的增多，材料的模量存在下降的趋势。损耗因子峰值处的温度为材料的玻璃化转变温度，从图中可以看出，材料的损耗因子仅存在一个峰值，表明TPI和NR两种材料具有良好的相容性，因而两相的玻璃化转变温度合并为一个。分析原因是两种材料的分子链的化学组成相同，符合极性相近原则，因而具有良好的相容性。同时NR的加入使材料的损耗因子的数值增大，表明NR的加入使材料低温阻尼性能有所提高。本实验的主要内容为探究材料的形状记忆性能，因而我们通过DMA方法直观、量化地表征材料的形状记忆性能。
热刺激响应性杜仲胶复合材料的制备与性能研究20图2-3不同共混比的NR/TPI材料的拉伸形状记忆效应Fig.2-3StretchshapememoryeffectsofNR/TPImaterialswithdifferentblendratios图2-3为NR/TPI体系的拉伸形状记忆曲线，从图中可以看出，在相同大小的载荷下，随着体系中NR用量的提高，复合材料的应变最大值呈现上升趋势，分析原因认为是NR的分子链柔性比TPI分子链高，因而在外力的作用下更加容易伸长，因而体系的伸长率随NR用量的增多而增大。同时从图中可以看出撤去外力后形变曲线的下降幅度随着NR用量的增多而逐渐增大，分析原因认为是NR分子链为顺式结构，难以规整排列而结晶，因而撤去外力后，分子链失去晶区的限制而回复，而TPI分子链为反式结构，易于结晶，因而即使撤去外力分子链由于晶区的限制仍然难以回复，因而TPI用量多的样品形变曲线下降的少，而NR用量多的样品，形变曲线下降的多。表2-9不同共混比的NR/TPI材料的拉伸形状记忆性能Tab.2-9StretchshapememorypropertiesofNR/TPImaterialswithdifferentblendratiosPropertiesNR/TPIABCDRf(%)91.3790.1488.2484.98Rr(%)88.8987.4386.7283.94表2-9计算得出的不同共混比的NR/TPI材料的拉伸形状记忆性能，从表中可以看出，随着体系中TPI用量的减少材料的形状固定率(Rf)和形状回复率(Rr)都呈现下降的趋势。分析原因是由于TPI用量的降低导致材料中可逆相含量降低，
【参考文献】：
期刊论文
[1]LLDPE/EPDM共混物的超临界CO2微孔发泡研究[J]. 应建行,刘智峰,贺登峰,陈忠仁. 材料导报. 2018(04)
[2]环烷油对杜仲/天然并用胶性能的影响[J]. 牟悦兴,杨凤,康海澜,王娜,方庆红. 高分子材料科学与工程. 2018(01)
[3]杜仲胶/天然橡胶并用硫化胶的力学性能[J]. 王琎,康海澜,杨凤,方庆红. 高分子材料科学与工程. 2017(08)
[4]天然杜仲胶/顺丁橡胶共混胶性能研究[J]. 王琎,康海澜,杨凤,方庆红. 特种橡胶制品. 2017(04)
[5]我国生物基杜仲胶发展现状、瓶颈及对策分析[J]. 王凤菊. 中国橡胶. 2017(03)
[6]形状记忆高分子材料的新型共混制备方法[J]. 杜江,姚雪亮,刘彦良,万德成,浦鸿汀. 高分子学报. 2016(01)
[7]硅烷偶联剂改性炭黑-白炭黑双相粒子对天然橡胶物理机械性能的影响[J]. 张佳佳,熊昕,何俊宽,王经逸,贾红兵,徐赵东. 合成橡胶工业. 2016(01)
[8]形状记忆高分子材料的研究进展[J]. 林雅,刘铁民. 硅酸盐通报. 2015(S1)
[9]粉状填料在乳液聚合橡胶生产中的应用[J]. 赵志正. 世界橡胶工业. 2013(09)
[10]基于聚乳酸的可降解形状记忆高分子的研究进展[J]. 武元鹏,丁强,李晶,刘拓,林元华,郑朝晖,丁小斌. 高分子通报. 2012(10)
博士论文
[1]电驱动与溶液驱动形状记忆聚合物混合体系及其本构方程[D]. 吕海宝.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3410282
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同共混比的NR/TPI形状记忆材料的DSC曲线
青岛科技大学研究生学位论文19图2-2不同共混比的NR/TPI形状记忆材料的动态力学性能Fig.2-2.DynamicmechanicalpropertiesofNR/TPIshapememorymaterialswithdifferentblendratios(A)Storagemodulus(B)Lossfactor图2-2为不同共混比的NR\TPI的储能模量和损耗因子曲线，其中储能模量曲线出现两处迅速降低，分析原因认为第一处迅速降低对应于材料的玻璃化转变，玻璃化转变期间链段开始运动，导致材料的储能模量快速下降。第二处迅速降低对应于材料结晶的熔融，由于结晶的熔融导致分子链的运动不再受到限制，材料的储能模量再一次下降。从图中可以看出，随着体系中NR用量的增多，材料的模量存在下降的趋势。损耗因子峰值处的温度为材料的玻璃化转变温度，从图中可以看出，材料的损耗因子仅存在一个峰值，表明TPI和NR两种材料具有良好的相容性，因而两相的玻璃化转变温度合并为一个。分析原因是两种材料的分子链的化学组成相同，符合极性相近原则，因而具有良好的相容性。同时NR的加入使材料的损耗因子的数值增大，表明NR的加入使材料低温阻尼性能有所提高。本实验的主要内容为探究材料的形状记忆性能，因而我们通过DMA方法直观、量化地表征材料的形状记忆性能。
热刺激响应性杜仲胶复合材料的制备与性能研究20图2-3不同共混比的NR/TPI材料的拉伸形状记忆效应Fig.2-3StretchshapememoryeffectsofNR/TPImaterialswithdifferentblendratios图2-3为NR/TPI体系的拉伸形状记忆曲线，从图中可以看出，在相同大小的载荷下，随着体系中NR用量的提高，复合材料的应变最大值呈现上升趋势，分析原因认为是NR的分子链柔性比TPI分子链高，因而在外力的作用下更加容易伸长，因而体系的伸长率随NR用量的增多而增大。同时从图中可以看出撤去外力后形变曲线的下降幅度随着NR用量的增多而逐渐增大，分析原因认为是NR分子链为顺式结构，难以规整排列而结晶，因而撤去外力后，分子链失去晶区的限制而回复，而TPI分子链为反式结构，易于结晶，因而即使撤去外力分子链由于晶区的限制仍然难以回复，因而TPI用量多的样品形变曲线下降的少，而NR用量多的样品，形变曲线下降的多。表2-9不同共混比的NR/TPI材料的拉伸形状记忆性能Tab.2-9StretchshapememorypropertiesofNR/TPImaterialswithdifferentblendratiosPropertiesNR/TPIABCDRf(%)91.3790.1488.2484.98Rr(%)88.8987.4386.7283.94表2-9计算得出的不同共混比的NR/TPI材料的拉伸形状记忆性能，从表中可以看出，随着体系中TPI用量的减少材料的形状固定率(Rf)和形状回复率(Rr)都呈现下降的趋势。分析原因是由于TPI用量的降低导致材料中可逆相含量降低，
【参考文献】：
期刊论文
[1]LLDPE/EPDM共混物的超临界CO2微孔发泡研究[J]. 应建行,刘智峰,贺登峰,陈忠仁. 材料导报. 2018(04)
[2]环烷油对杜仲/天然并用胶性能的影响[J]. 牟悦兴,杨凤,康海澜,王娜,方庆红. 高分子材料科学与工程. 2018(01)
[3]杜仲胶/天然橡胶并用硫化胶的力学性能[J]. 王琎,康海澜,杨凤,方庆红. 高分子材料科学与工程. 2017(08)
[4]天然杜仲胶/顺丁橡胶共混胶性能研究[J]. 王琎,康海澜,杨凤,方庆红. 特种橡胶制品. 2017(04)
[5]我国生物基杜仲胶发展现状、瓶颈及对策分析[J]. 王凤菊. 中国橡胶. 2017(03)
[6]形状记忆高分子材料的新型共混制备方法[J]. 杜江,姚雪亮,刘彦良,万德成,浦鸿汀. 高分子学报. 2016(01)
[7]硅烷偶联剂改性炭黑-白炭黑双相粒子对天然橡胶物理机械性能的影响[J]. 张佳佳,熊昕,何俊宽,王经逸,贾红兵,徐赵东. 合成橡胶工业. 2016(01)
[8]形状记忆高分子材料的研究进展[J]. 林雅,刘铁民. 硅酸盐通报. 2015(S1)
[9]粉状填料在乳液聚合橡胶生产中的应用[J]. 赵志正. 世界橡胶工业. 2013(09)
[10]基于聚乳酸的可降解形状记忆高分子的研究进展[J]. 武元鹏,丁强,李晶,刘拓,林元华,郑朝晖,丁小斌. 高分子通报. 2012(10)
博士论文
[1]电驱动与溶液驱动形状记忆聚合物混合体系及其本构方程[D]. 吕海宝.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3410282
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