| 聚氨酯基IPNs形状记忆复合材料的制备及其摩擦学性能的研究 | |
| 汪聪 | |
| Thesis Advisor | 张新瑞 ; 李建明 |
| 2020-06-01 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Place of Conferral | 北京 |
| Degree Name | 工程硕士 |
| Degree Discipline | 材料工程 |
| Keyword | 超支化聚氨酯 互穿聚合物网络 Interpenetrating polymer networks 力学性能 Mechanical properties 形状记忆性能 Shape memory properties 摩擦学性能 Tribological properties Hyperbranched polyurethane |
| Abstract | 形状记忆聚合物是新兴的智能材料，广泛应用于生物医药、纺织品、航空航天和微型电子设备以及自组装结构等诸多领域。它们对环境中的温度、光波长、气体分子和pH值等变化非常敏感，并对这些外界的环境做出形状变形的响应。未来，研究者可以从强化、创新和改进驱动方式、创造特定变形入手，丰富形状记忆聚合物的应用领域。接枝的互穿网络聚合物（IPNs）不仅承继了传统意义上的互穿网络聚合物强迫互溶、协同作用的特点，内部结构还中存在大量的物理交联和化学交联，对形状记忆材料的设计具有很深的影响。 摩擦磨损行为无处不在，耐磨性是直接决定许多产品可靠性和使用寿命的重要评价指标。考察形状记忆材料在不同领域的应用时，不仅需要考虑材料的热力学性能，更需要考虑到材料的摩擦磨损行为。因为摩擦磨损行为会破坏形状记忆聚合物表面的分子链段，进而导致形状记忆效应失效。基于以上考虑，本文制备了一种超支化的聚氨酯，其表面的丰富的官能团能在本身具有大量物理交联的IPNs结构中生成更多化学交联点。同时探讨了IPNs材料的力学性能、热稳定性、热力学性能以及形状记忆性能。此外，基于聚合物树脂本身在提高摩擦磨损性能上存在一定的局限性的考虑，在IPNs基体中引入改性的纳米SiO2粒子以增强形状记忆IPNs复合材料的聚合物的耐磨性，并进一步揭示纳米粒子对形状记忆IPNs复合材料的形状记忆性能和摩擦学性能的影响。从研究的结果中，我们得出以下结论： 1. 本文成功地合成了一种具有三嗪结构的超支化聚氨酯（HBPU）。然后，通过接枝环氧树脂（EP）制备了不同比例的HBPU/EP的IPNs。用核磁共振(NMR)和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对HBPU预聚物的结构和HBPU/EP IPNs的形成进行了表征和证实，并用原子力显微镜（AFM）对IPNs复合材料中的纳米相分离进行了分析。此外，热和力学结果表明，IPNS结构使材料具有较高的强度和热稳定性。形状记忆周期测试表明，HBPU/EP IPNs具有良好的形状记忆能力。 2. 本文设计了一种改性纳米SiO2粒子的方法，以提高纳米SiO2粒子在聚合物基体中的分散性，并且进一步研究纳米SiO2的含量对形状记忆A-SiO2/IPNs复合材料的摩擦学性能以及形状记忆回复性能的影响。改性后的A-SiO2表面的有机活性官能团增多，有利于在树脂基体中的分散。在IPNs基体中，加入A-SiO2粒子虽然会使形状记忆的回复性能受损，但A-SiO2粒子大大增强了复合材料的耐磨性以及低摩擦系数，特别是A-SiO2/IPNs-0.8复合材料的摩擦系数降低为0.168，磨损率为2.64×10-5mm3/(N▪m)），其作为低摩擦高耐磨聚合物智能密封材料具有较好的应用前景。 |
| Language | 中文 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/27361 |
| Collection | 中国科学院材料磨损与防护重点实验室/先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| Affiliation | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 汪聪. 聚氨酯基IPNs形状记忆复合材料的制备及其摩擦学性能的研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2020. |
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