開關記憶聚氨酯-二氧化硅雜化材料的制備、表征及應用初探.pdf

1、形狀記憶聚氨酯(SMPU)因其具有形狀記憶回復功能、良好的回彈性和抗震性等廣受關注。但單一的SMPU尚存在強度、彈性模量不高,耐熱性差,玻璃化轉變溫度(Tg)附近的熱膨脹系數變化較大等不足,影響其獨特性能的有效利用。本文的目的在于通過在SMPU中引入納米二氧化硅(silica)粒子,制備分散性能良好的SMPU-silica雜化材料,并對其結構、性能進行表征。以期在改善SMPU力學性能的同時,提高其耐熱性能,穩(wěn)定其在Tg附近的熱膨脹系數。

2、在此基礎上,對雜化材料的應用進行初步的探討。
　　 通過對SMPU-silica雜化材料制備工藝的研究,提出了在無水添加的形狀記憶聚氨酯-正硅酸乙酯(TEOS)溶膠-凝膠體系中,以固體酸對甲基苯磺酸(PTSA)為催化劑,利用空氣中的水分為水解水源,原位制備SMPU-silica雜化材料的方法,并對制備的雜化材料的結構進行表征。研究結果表明:該方法制備的SMPU-silica雜化材料,二氧化硅粒子在基體中的分散性能優(yōu)異,粒子直徑在

3、20-50nm,且SMPU與silica粒子之間具有良好的界面結合性能,為制備形狀記憶聚氨酯雜化材料提供了新途徑。
　　 通過對SMPU-silica雜化材料的力學、熱學和形狀記憶性能的表征,結果發(fā)現(xiàn):二氧化硅的加入有效的提高了雜化材料的Tg,二氧化硅含量為7.5wt％時,雜化材料的Th比純SMPU的Tg高出10℃;SMPU經過二氧化硅雜化后,在Tg附近的熱膨脹系數得到了有效降低,明顯提高了熱膨脹系數的穩(wěn)定性;雜化材料的楊氏模量

4、和拉伸強度較原始SMPU均有顯著的提高,并且在二氧化硅含量為6 wt％左右時顯示出較優(yōu)值;雜化材料的形狀固定率(Rf(N))要明顯高于純SMPU;總的形狀回復率(Rr.tol)隨著循環(huán)次數和二氧化硅含量的增加而有所下降,但是在第二次循環(huán)后,材料的Rr.tol趨于穩(wěn)定;經過數次循環(huán)后,材料能夠獲得一個趨近于100％的優(yōu)異穩(wěn)定的單次形狀回復率(Rr(N)。
　　 在對SMPU-silica雜化材料結構性能表征的基礎上,對其應用進行了