聚氨酯改性类玻璃体环氧树脂材料的自修复及形状记忆性能研究

发布时间：2020-12-30 10:19

　　形状记忆聚合物是一种应用广泛的功能高分子材料。热固性形状记忆材料具有优异的机械性能和化学的稳定性,在航空航天领域有着突出的贡献。自修复性能对热固性的形状记忆材料有重要的作用,它可以对形状记忆材料形变损伤进行自主修复,增加材料的使用寿命,减少材料的损耗。本文选用异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇合成聚氨酯预聚物对环氧树脂E51进行增韧,使用甲基四氢苯酐固化,异辛酸亚锡催化制备具有自修复性能的环氧树脂形状记忆材料。研究环氧树脂材料的玻璃化转变温度等热力学性能和弯曲强度与韧性的机械性能。实验通过流变实验研究材料的应力松弛行为。实验通过材料热焊接性能、修复损伤后材料的弯曲强度和修复宏观划痕来研究材料的修复性能。实验通过研究材料的形变恢复时间和角度的关系来研究材料的形状记忆性能。研究表明:聚氨酯预聚物的加入改变了环氧树脂的链结构,提高了环氧树脂的弯曲强度和韧性。固化时加入催化剂能加速环氧基和甲基四氢苯酐的开环速率,从而加速环氧树脂的固化速率,增加环氧树脂的固化度。类玻璃体环氧树脂是通过体系内的羟基酯和氨基甲酸酯进行酯交换反应实现的拓扑网络的重排。类玻璃体环氧树脂体系的应力松弛行为是由两种松弛组成的,一... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

环氧树脂形状记忆材料形变和回复示意图

第1章绪论-3-等。所以实验会通过建立模型来研究材料的形状记忆的行为。通过建立模型可以把材料在复杂的环境下的形状记忆行为用数据的方式展现出来。为了研究材料的形状记忆行为，研究者提出粘弹性理论和相转变理论两种理论。粘弹理论即用弹簧和粘壶之间的相互行为来讨论材料的粘弹性。相转变理论由活化相和冻结相两种状态组成。研究者就是根据这两种理论来建立不同的模型来研究材料的形状记忆性能在不同的环境下的行为。1.3自修复材料概述1.3.1外援型自修复材料自修复材料自问世以来，便得到了广泛的关注，并且迅速发展，成为现在社会不可或缺的实用性材料。自修复材料最先出现是White[5]实验组的微胶囊修复技术[6-9]，此项技术和后来出现的中空纤维型自修复材料[10,11]、微脉管纤维型自修复材料[12,13]还有热塑性修复型自修复材料[14-19]被称为外援型自修复材料。外援型自修复材料即在本体材料中引入具有一定流动性的修复剂。本体材料完好时，修复剂与本体材料良好分散，一旦本体材料出现损伤，修复剂外壳破裂，修复剂流出填充进入本体材料损伤部位，修复暴露受到外界环境的影响硬化从而达到修复本体材料的作用。图1-2为外援型自修复材料的基本修复原理。图1-2外援型自修复材料的修复机理图外援型自修复材料虽然形式简单，但是其缺点也十分的明显。外援型自修复材料

燕山大学工学硕士学位论文-4-最重要的就是引入修复剂分散于本体材料之中，这也就意味着本体材料本身的性能会受到修复剂的影响，修复剂分散不均会导致本体材料的强度、韧性的性能大大下降。修复剂的耐热性、耐腐蚀性也会直接的影响本体材料的相关性能。就修复效果而言，修复剂一旦流出硬化就不再具有再次修复能力了，所以外援型的自修复材料同一位置不具有重复修复的能力，应用具有局限性。其次，修复剂流出修复时其能否与本体材料有一定良好的连接性，如若连接不是很理想必然会使得材料本身的应用价值大打折扣。所以外援型的自修复材料虽然能够解决一定的材料损伤问题但是其缺点和局限性也十分明显。1.3.2本征型自修复材料为解决外援型自修复材料的修复剂外引导致本体材料性能受损的缺点，人们利用本体材料本身内部的作用力来使受损材料实现自修复，这种材料统称为本征型的自修复材料。本征型自修复材料有其明显的优势，没有外部杂质的加入，主要利用材料本身的键与键之间的各种力以及内部化学键之间的可逆反应来改变材料的内部结构，从而实现材料损伤的修复。本征型自修复材料根据其不同的作用机理也分为了多种类型，包括Dieal-Alder反应[20,21]、利用可逆共价键和可逆非共价键实现自修复的类型以及后来的类玻璃体聚合物类型。本征型自修复材料无杂质，修复快，修复效率高，应用广泛，尤其是后来类玻璃体聚合物的提出更是让自修复材料的发展更加快速。图1-3为本征型自修复材料的简单的修复机理。图1-3本征型自修复材料修复机理图1.4类玻璃体自修复材料概述类玻璃体材料（vitrimer）是区别于常规的热固性材料和热塑性材料的第三类材

【参考文献】：
期刊论文
[1]薄壁铝合金铸件真空差压铸造工艺的研究[J]. 董选普,黄乃瑜,吴树森,江锐.  特种铸造及有色合金. 2001(04)



本文编号：2947479