基于超支化聚合物的高強仿貝殼復合材料.pdf

1、貝殼具有優(yōu)異的性能，如質輕，強度大和韌性高，這些都可歸因于貝殼獨特的“磚”和“泥漿”的層狀結構。受貝殼多層次結構的啟發(fā)，人們已經可以用許多方法來制備高強度仿貝殼復合材料。然而，目前人們雖然在制備高強度仿貝殼材料方面取得了很大進展，但是高韌性的仿貝殼材料卻不多見。因此，如何制備兼具高強度與高韌性的仿貝殼材料仍是一項挑戰(zhàn)。
　　研究分析表明，以往制備仿貝殼材料大多數選用的是線性聚合物，如聚乙烯醇(PVA)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

2、，聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)，殼聚糖等。這些線性聚合物帶有大量極性基團，可與無機片層材料形成強的氫鍵，因而制備的復合材料強度大。但由于這些線性聚合物分子是由共價鍵連接而成，共價鍵不能可逆斷裂、重組，使得能量耗散過程不可分階段完成，因而韌性較低。面對這個問題，有望通過引入動態(tài)相互作用（如氫鍵、π-π相互作用、范德華力、離子鍵等）來解決這一問題。
　　脂肪族超支化聚合物的結構特點非常適合制備高韌復合材料。一方面，脂肪族超支化聚

3、合物分子結構中通常具有大量的極性基團，如氨基、酰胺基、羥基等、易于形成分子內與分子間的氫鍵作用;另一方面，脂肪族超支化聚合物的分子結構高度支化、內部空腔大、自由體積大，因而分子運動能力強，即便是被夾在片狀增強材料之間，也會具有很強的運動能力。這些都具備了形成動態(tài)相互作用的基礎。為了迸一步獲取高強高韌的超支化聚合物仿貝殼復合材料，有必要對復合材料加以適度交聯。有許多仿貝殼復合材料方面的研究報道表明，交聯后復合材料的力學強度將會有大幅度提高

4、。因而，可以預期在將超支化聚合物復合材料交聯后，有望獲得高強、高韌的仿貝殼復合材料。
　　本論文中，首先，以亞甲基雙丙烯酰胺和1-(2-氨乙基)哌嗪為單體，經邁克爾加成反應合成了超支化聚合物聚酰胺-胺（HPAMAM），并將其分別與納米粘土(clay)，氧化石墨烯(GO)進行組裝制備仿貝殼材料，得到了具有層狀結構的HPAMAM/clay復合膜和HPAMAM/GO復合膜。在此基礎上，用京尼平進行了交聯。這些復合膜都具有很高的強度和很高