无需外界刺激的自修复聚氨酯的制备及性能研究
发布时间：2021-06-15 08:38
聚氨酯材料由于其优异的特性而应用于生活的方方面面,然而在材料使用过程中会不可避免的产生损伤,为此人们开始对自修复聚氨酯材料进行研究,以延长材料的使用寿命,同时满足特殊应用的要求。可逆酰腙键的引入会使材料具备自修复功能,但是其并不能做到完全自主修复,而是需要一定的外界刺激才能实现自修复。本文合成一种无需外界刺激的自修复聚氨酯材料,将合成的含可逆酰腙键的扩链剂引入聚氨酯链中,并在体系内引入磷酸二异辛酯组分,使得到的聚氨酯在没有外界刺激下也能实现自修复。本论文首先利用丁二酸二甲酯为原料得到氨基封端的丁二酸二酰肼,氨基封端的丁二酸二酰肼再和对羟基苯甲醛得到双羟基扩链剂,该反应为席夫碱反应,而席夫碱反应易产生液晶相,实验时将扩链剂溶于二甲基亚砜溶液,当溶液达到一定浓度时会出现液晶相,形成溶致液晶。采用FTIR、1HNMR来检测产物的分子结构,偏光显微镜（POM）、数字式粘度计来表征扩链剂的液晶特性。FTIR和1HNMR表明已成功合成出了目标产物;偏光显微镜结果表明:室温下溶于二甲基亚砜的扩链剂溶液在达到8%的浓度后才会观察到液晶的存在,对形成的溶致液晶...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微胶囊修复剂的自修复机理[1]
无需外界刺激的自修复聚氨酯的制备及性能研究4图1-2不同温度下制备的PMF壁微胶囊的SEM显微照片（a）40℃，（b）50℃，（c）60℃和（d）70℃[6]Fig.1-2SEMmicrographsofPMF-walledmicrocapsulespreparedat(a)40℃,(b)50℃,(c)60℃and(d)70℃.国内也开始研究微胶囊体系并已取得不错的进展，目前章明秋课题组[7-8]将环氧树脂作为基材，以未反应的环氧树脂作为修复剂，硫醇和叔胺作为固化剂进行实验，该研究得出，此材料能提供接近80%的修复效果。为了进一步充分发挥修复剂的作用，又研究了一系列内外因素对复合材料修复程度的影响，发现催化剂在强碱环境和一定的浓度时，微胶囊中预先封装的环氧预聚物是高度可流动的，会使得愈合效率变高。此外同样研究了微胶囊大小和含量对于基材裂纹愈合的影响，较大的微胶囊释放的固化剂的量更大从而有利于裂缝的填充，而较小的微胶囊则有助于成分的混合和相互扩散，局部状态下修复效果显著。该材料在胶囊含量较低的情况下能取得不错的治愈效果，当其添加量为1wt％时，室温下修复效率为43.5％，当添加量为5wt％时则达到104.5％的自修复效率。微胶囊类型的修复和基体结合比较简单方便，受到损伤时修复剂的修复效率较高，但是由此基于微胶囊类型的自修复体系需要考虑多次修复、微胶囊和催化剂的分散问题、与基体的相容性，微胶囊壁的厚薄等问题，应用也受到很大的限制[9-11]。1.2.1.2中空纤维型中空纤维型也是通过裂纹触发来实现修复的，原理与微胶囊类似，不同的是
青岛科技大学研究生学位论文5中空纤维型是将修复剂填充进空心的纤维管中，其再与基材混合，当基材产生损伤时中空纤维破裂，释放修复剂，目前存在三种类型的中空纤维愈合体系[12-14]：（i）单组分修复剂：即中空纤维中仅包含一种树脂，树脂在损伤产生裂纹时流动，通过残留的催化剂固化或在空气诱导下固化（例如：氰基丙烯酸酯）；（ii）双组分修复剂：将修复剂及其固化剂分别填充到相邻的空心管中，有裂纹时同时破裂修复固化；（iii）两部分粘合剂：一种组分掺入空心管中，另一种掺入微胶囊中。下图为三种中空纤维类型的组分示意图：图1-3中空纤维自修复机理图[14]Fig.1-3Theself-healingmechanismofhollowfiberToohey等[15]人模拟人体皮肤的作用原理，研究了一种由微血管网络的自修复系统，修复机理如图1-4所示：修复剂填充于三维网络中并随该网络嵌入基材中，该系统能够自主重复的修复裂纹损坏，其修复类型更加的新颖可靠。3D微血管网络是通过圆柱形喷嘴成型凡士林/微晶蜡的混合物制成的[16]。当树脂固化时，获得的结构基质，在借助加热和低真空的条件下，能去除成型的混合物，由此创建了3D微血管网络，再将可聚合修复剂通过注射器注入微血管网络中，就完成了三维微血管网络修复系统的构建。
【参考文献】：
期刊论文
[1]液晶生物传感器的研究与应用进展[J]. 苏秀霞,张姣,栾崇林,何静. 分析试验室. 2018(11)
[2]具有聚集诱导发光性质的液晶材料研究进展[J]. 孔翔飞,俞建文,宫宏康,姚威,王桂霞. 精细化工. 2019(02)
[3]聚碳酸酯二元醇基光固化自修复聚氨酯的制备及性能研究[J]. 高菲,曹建诚,刘敬成,刘仁,袁妍,刘晓亚. 涂料工业. 2017(10)
[4]热可逆自修复聚氨酯弹性体的制备及表征[J]. 杨一林,卢珣,王巍巍,蒋智杰. 材料工程. 2017(08)
[5]含羧基的席夫碱型聚硅氧烷液晶的合成及其液晶性能[J]. 张立眉,高建峰,张立成,王赫. 合成化学. 2016(06)
[6]基于动态化学的自愈性水凝胶及其在生物医用材料中的应用研究展望[J]. 张亚玲,杨斌,许亮鑫,张小勇,陶磊,危岩. 化学学报. 2013(04)
[7]水性聚氨酯硬段含量对其氢键相互作用及性能的影响[J]. 徐恒志,王焕,鲍俊杰,黄毅萍,许戈文. 应用化学. 2011(07)
[8]原位聚合法制备相变储热微胶囊[J]. 任晓亮,王立新,任丽,苏峻峰. 功能材料. 2005(11)
[9]相变储热微胶囊的研制[J]. 王立新,苏峻峰,任丽. 高分子材料科学与工程. 2005(01)
[10]微胶囊缓释性能的理论研究及影响因素分析[J]. 闫玉霄,沈兰萍. 北京纺织. 2002(04)
硕士论文
[1]具有生物相容性的自修复聚氨酯的制备与性能研究[D]. 马小越.青岛科技大学 2018
[2]席夫碱型有机硅聚氨酯液晶色谱固定液的制备及应用[D]. 王利鸿.齐齐哈尔大学 2016
[3]双硫键和酰腙键共存的动态聚合物的设计合成及其两维垂直动态性能[D]. 谭玉梅.华南理工大学 2014
[4]聚合型溶致液晶单体的制备、组装及光固化性能研究[D]. 白玉勤.北京化工大学 2012
[5]席夫碱型棒状液晶和苯并菲盘状液晶的合成及介晶性[D]. 高彩艳.四川师范大学 2006
本文编号：3230724
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微胶囊修复剂的自修复机理[1]
无需外界刺激的自修复聚氨酯的制备及性能研究4图1-2不同温度下制备的PMF壁微胶囊的SEM显微照片（a）40℃，（b）50℃，（c）60℃和（d）70℃[6]Fig.1-2SEMmicrographsofPMF-walledmicrocapsulespreparedat(a)40℃,(b)50℃,(c)60℃and(d)70℃.国内也开始研究微胶囊体系并已取得不错的进展，目前章明秋课题组[7-8]将环氧树脂作为基材，以未反应的环氧树脂作为修复剂，硫醇和叔胺作为固化剂进行实验，该研究得出，此材料能提供接近80%的修复效果。为了进一步充分发挥修复剂的作用，又研究了一系列内外因素对复合材料修复程度的影响，发现催化剂在强碱环境和一定的浓度时，微胶囊中预先封装的环氧预聚物是高度可流动的，会使得愈合效率变高。此外同样研究了微胶囊大小和含量对于基材裂纹愈合的影响，较大的微胶囊释放的固化剂的量更大从而有利于裂缝的填充，而较小的微胶囊则有助于成分的混合和相互扩散，局部状态下修复效果显著。该材料在胶囊含量较低的情况下能取得不错的治愈效果，当其添加量为1wt％时，室温下修复效率为43.5％，当添加量为5wt％时则达到104.5％的自修复效率。微胶囊类型的修复和基体结合比较简单方便，受到损伤时修复剂的修复效率较高，但是由此基于微胶囊类型的自修复体系需要考虑多次修复、微胶囊和催化剂的分散问题、与基体的相容性，微胶囊壁的厚薄等问题，应用也受到很大的限制[9-11]。1.2.1.2中空纤维型中空纤维型也是通过裂纹触发来实现修复的，原理与微胶囊类似，不同的是
青岛科技大学研究生学位论文5中空纤维型是将修复剂填充进空心的纤维管中，其再与基材混合，当基材产生损伤时中空纤维破裂，释放修复剂，目前存在三种类型的中空纤维愈合体系[12-14]：（i）单组分修复剂：即中空纤维中仅包含一种树脂，树脂在损伤产生裂纹时流动，通过残留的催化剂固化或在空气诱导下固化（例如：氰基丙烯酸酯）；（ii）双组分修复剂：将修复剂及其固化剂分别填充到相邻的空心管中，有裂纹时同时破裂修复固化；（iii）两部分粘合剂：一种组分掺入空心管中，另一种掺入微胶囊中。下图为三种中空纤维类型的组分示意图：图1-3中空纤维自修复机理图[14]Fig.1-3Theself-healingmechanismofhollowfiberToohey等[15]人模拟人体皮肤的作用原理，研究了一种由微血管网络的自修复系统，修复机理如图1-4所示：修复剂填充于三维网络中并随该网络嵌入基材中，该系统能够自主重复的修复裂纹损坏，其修复类型更加的新颖可靠。3D微血管网络是通过圆柱形喷嘴成型凡士林/微晶蜡的混合物制成的[16]。当树脂固化时，获得的结构基质，在借助加热和低真空的条件下，能去除成型的混合物，由此创建了3D微血管网络，再将可聚合修复剂通过注射器注入微血管网络中，就完成了三维微血管网络修复系统的构建。
【参考文献】：
期刊论文
[1]液晶生物传感器的研究与应用进展[J]. 苏秀霞,张姣,栾崇林,何静. 分析试验室. 2018(11)
[2]具有聚集诱导发光性质的液晶材料研究进展[J]. 孔翔飞,俞建文,宫宏康,姚威,王桂霞. 精细化工. 2019(02)
[3]聚碳酸酯二元醇基光固化自修复聚氨酯的制备及性能研究[J]. 高菲,曹建诚,刘敬成,刘仁,袁妍,刘晓亚. 涂料工业. 2017(10)
[4]热可逆自修复聚氨酯弹性体的制备及表征[J]. 杨一林,卢珣,王巍巍,蒋智杰. 材料工程. 2017(08)
[5]含羧基的席夫碱型聚硅氧烷液晶的合成及其液晶性能[J]. 张立眉,高建峰,张立成,王赫. 合成化学. 2016(06)
[6]基于动态化学的自愈性水凝胶及其在生物医用材料中的应用研究展望[J]. 张亚玲,杨斌,许亮鑫,张小勇,陶磊,危岩. 化学学报. 2013(04)
[7]水性聚氨酯硬段含量对其氢键相互作用及性能的影响[J]. 徐恒志,王焕,鲍俊杰,黄毅萍,许戈文. 应用化学. 2011(07)
[8]原位聚合法制备相变储热微胶囊[J]. 任晓亮,王立新,任丽,苏峻峰. 功能材料. 2005(11)
[9]相变储热微胶囊的研制[J]. 王立新,苏峻峰,任丽. 高分子材料科学与工程. 2005(01)
[10]微胶囊缓释性能的理论研究及影响因素分析[J]. 闫玉霄,沈兰萍. 北京纺织. 2002(04)
硕士论文
[1]具有生物相容性的自修复聚氨酯的制备与性能研究[D]. 马小越.青岛科技大学 2018
[2]席夫碱型有机硅聚氨酯液晶色谱固定液的制备及应用[D]. 王利鸿.齐齐哈尔大学 2016
[3]双硫键和酰腙键共存的动态聚合物的设计合成及其两维垂直动态性能[D]. 谭玉梅.华南理工大学 2014
[4]聚合型溶致液晶单体的制备、组装及光固化性能研究[D]. 白玉勤.北京化工大学 2012
[5]席夫碱型棒状液晶和苯并菲盘状液晶的合成及介晶性[D]. 高彩艳.四川师范大学 2006
本文编号：3230724
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3230724.html
最近更新
教材专著
