聚亚胺磁流变热塑性弹形体研究

发布时间：2020-05-31 02:50

【摘要】：磁流变弹性体(MREs)是一种固体基体包裹微米级磁性颗粒的复合材料。聚合物基体的性能和磁性颗粒种类是影响ME性能的重要因素。动态聚合物(Dynamic Polymer,Dynamer)是近年来迅速发展的研究领域。在高分子链段中引入动态键,使材料具有环境响应性、粘弹性、自修复性等动态特性。由动态键衍生的动态聚合物在智能材料、液晶、生物活性材料、光电材料等各个领域引起了广泛的关注。亚胺键是含羰基化合物和胺类衍生物通过脱水缩合反应形成的典型的动态键。基于亚胺键的聚亚胺(PIm)既具有热塑性,又具有自修复性。PIm作为基体材料制备MREs材料并探索其对MREs的性能影响却鲜见研究,将聚亚胺与无机颗粒复合,制备具有流变学效应、高机械性能以及阻尼性能的MREs是值得探索的研究方向。因此,本文探索PIm作为基体的具有热塑性的MREs,以及PIm MRE的动态粘弹性特点。主要研究如下:采用自然成膜法以二亚乙基三胺、对(六甲撑)三胺、3,3'-二氨基-N-甲基二丙胺、聚醚胺(n=2-3)分别和对苯二甲醛反应,制备了具有侧基、极性基团、链长结构不同的四种PIm。对四种PIm进行了红外光谱、X-射线衍射、动、静态力性能、热失重分析。结果表明,有两种PIm在室温下可呈弹性体状态的,分别为对苯二甲醛和3,3'-二氨基-N-甲基二丙胺、聚醚胺(n=2-3)聚合而得。源于甲基二胺单体的PIIm2的热稳定性能高于源于聚醚二胺单体的PIm3。最后,采用实时红外光谱分析了四类PIm的热裂解过程。通过寻找凝胶点,成功以源于甲基二胺单体的LPIm2和源于聚醚二胺单体的LPIm3为基体,以羰基铁(CI)为功能填充相,制备了两类可自修复的CI-LPIm MREs,并测试MREs的动态粘弹性。实验结果表明,LPIm2为基体的MREs以交联度2.1%时,储能模量最高。以不同体积分数的CI为填充相的MREs的储能模量随着外加磁场的增加,先增加而后降低的趋势,在30vol%含量时获得最优流变性能;能够在30vol%CI-2.1%LPIm2的MREs的损耗模量最高,在10vol%CI-6.5%LPIm2的磁流变弹性体最低。LPIm3为基体的MREs在交联度4.3%时,获得最高的储能模量以及相对磁流变效应。ME在体积分数为30vol%时获得最优值。30vol%CI-LPIm3的阻尼性能随着交联度的增加,呈现先降低后增大的趋势。综上,30volCI-2.1%LPIm2 MREs 相对磁流变效应最高,值为 29.89%。30vol%CI-4.3%LPIm3 MREs获得最高的储能模量以及相对磁流变效应,值为281.33%。将LPIm2、LPIm3为基体相的MRE在磁场下的动态粘弹性进行了对比分析。LPIm3 MREs的相对ME、磁饱和模量和损耗模量均高于LPIm2 MREs。在磁场强度在0-800mT时,30vol%-4.3%LPIm3 MREs的损耗因子高于30vol%-2.1%LPIm2 MREs的损耗因子。在磁场强度在800-1200mT时,颗粒排列状态阻碍了 CI颗粒的运动,导致损耗模量的减小,30vol%-4.3%LPIm3MREs的损耗因子低于30vol%-2.1%LPIm2 MREs的损耗因子。PIm2 MRE和PIm3 MREs的自修复性能均因为加入CI颗粒出现下降。
【图文】：

对苯二甲醛,二胺,反应方程式,单体

逦逦云南大学硕士学位论文逦逡逑膜封闭并置于１２０°Ｃ鼓风干燥箱内反应１２ｈ。最后，揭开保鲜膜，，待溶剂全部挥发，逡逑升高鼓风干燥箱温度至１２０°Ｃ下充分反应４ｈ。逡逑聚合反应式如图２．１所示，图中ＰＩｍｌ－４样品依次为对（六甲撑）三胺、Ｎ，Ｎ－逡逑双（３－氨丙基）甲胺、聚醚胺（ｎ＝２－３）、二亚乙基三胺与对苯二甲醛反应的方程式。逡逑

漫散射,晶态,非晶,聚醚胺

将二亚乙基三胺、对（六甲撑）三胺、Ｎ，Ｎ－双（３－氨丙基）甲胺、聚醚胺（ｎ＝２－逡逑３）与对苯二甲醛氋温聚合１０ｈ而得到的聚亚胺薄膜进行了傅里叶红外测试表征，逡逑对比结果，导到的结果如图２．４（ａ）－（ｄ）所不。逡逑１００邋逦Ｔ逦逦逡逑“：Ｊ逦｜邋ｆｉ逡逑％＝Ｎ，逦５；ＣＨ）邋（ＣＨ）Ｓ＜？）逡逑５０邋逦逦逦１逦＞逦１逦■逦１逦■逦１逦＞逦１逦逦逦１逦１－逡逑４０００逦３５００逦３０００逦２５００逦２０００逦１５００逦１０００逡逑碰（ｃｍ－１）逡逑１００邋逦，逦逡逑ｉ邋ｆ邋Ｍ邋§逡逑－邋0ｌ－邋＼ｆ逦ｌ＼＼ＩＬ５＿逡逑５0邋逦，逦｜逦，逦ｉ逦，逦｜逦．逦ｉ逦．逦⑴邋ｉ逦．逦ｉ逦逦逡逑４０００逦３５００逦３０００逦２５００逦２０００逦１５００逦１０００逡逑波数（ｃｍ－１）逡逑２０逡逑
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB381;TQ334

【参考文献】