基于氮氧自由基的熱可逆交聯(lián)聚合物修復材料.pdf

1、本征型自修復材料在理論上具有無限次的修復能力，因而受到廣泛重視。然而，當前主要利用Diels—Alder(DA)反應所制備的熱可逆自修復材料存在著嚴重缺陷，即熱可逆修復溫度高于材料的Tg。此外這類材料需要在高溫下先進行逆DA反應，然后再在較低的溫度下熱處理來達到修復效果。 基于氮氧自由基的可逆反應體系，有許多優(yōu)點，其中通過改變共聚單體來提高聚合物分子主鏈的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，從而可以在較高的溫度下進行自修復，以加快材料的自修復速度；

2、只要在單體中引入帶有氮氧自由基基團，無論是通過鏈式聚合還是逐步聚合反應過程，均可合成熱可逆自修復材料，從而拓寬了熱可逆自修復材料的種類，并可利用現(xiàn)有的成熟工藝；利用多種結(jié)構(gòu)的氮氧自由基可設(shè)計不同形態(tài)的聚合物分子結(jié)構(gòu)(星形，超支化，樹形等)，從而可以結(jié)合聚合物分子形態(tài)變化所產(chǎn)生的作用與自修復的特性，設(shè)計具有特殊功能的熱可逆自修復材料。 本論文以4-OH—TEMPO為原料，通過多步反應，合成了一種含TEMPO基團，分子兩端帶雙鍵的小

3、分子交聯(lián)劑。然后將該交聯(lián)劑加入到苯乙烯單體中，利用自由基聚合方法，反應生成交聯(lián)聚合物。該交聯(lián)聚苯乙烯網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，連接主鏈的交聯(lián)劑通過C—ON鍵的熱可逆反應來實現(xiàn)材料的自修復。研究合成上述含TEMPO的交聯(lián)劑的反應過程中所制備的中間產(chǎn)物，分別借助FTIR，NMR，MS，EA等手段，以表征和確認了該交聯(lián)劑的分子結(jié)構(gòu)。對于所合成的熱可逆交聯(lián)聚苯乙烯產(chǎn)物，則采用GPC，F(xiàn)TIR，DSC，TGA，Raman等手段以證實該交聯(lián)聚合物的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，并將

4、通過制造材料斷面或者裂痕在修復溫度熱處理一定時間來表征材料的修復性能。 針對本學科領(lǐng)域的前沿課題—熱可逆自修復材料開展研究，創(chuàng)新性地將氮氧自由基的熱可逆反應特性應用于熱可逆自修復材料，以C—ON鍵的熱可逆特性為基礎(chǔ)設(shè)計了一種新的聚苯乙烯交聯(lián)聚合物熱可逆自修復體系。當交聯(lián)鍵斷裂時，主鏈結(jié)構(gòu)仍可保持較高的耐熱性，實驗初步證明了該交聯(lián)聚合物在125℃惰性氣氛中能實現(xiàn)熱可逆修復，其機理是基于氮氧自由基的熱可逆反應。從而為解決此類材料的難