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智能型形状记忆聚氨酯的合成与性能研究

严冰  
【摘要】: 智能聚合物材料是当今世界材料领域的研究热点之一,世界各国都在积极的对这一新兴功能材料进行研究与开发。本文所合成和研究的形状记忆聚氨酯材料就是该类智能材料中最引人注目的一种,它具有出众的性能和宽广的应用领域。 本文以不同原料合成了三个系列的形状记忆聚氨酯,对其性能进行了系统的研究,并建立了形状记忆过程的数学模型。 首先,确定了形状记忆聚氨酯的合成单体和最佳合成工艺。在材料筛选工作的基础上,合成了具有形状记忆功能的线型聚氨酯弹性体。研究了它的热学性能、结晶性能、形状记忆性能、机械性能。并从结构与性能的关系入手,深入探讨了形状记忆聚氨酯的结构对其形状记忆性能的影响,发现软段高度结晶和硬段聚集形成硬段微区是聚氨酯具有较好形状记忆性能的必要条件。 然后,在此基础上合成了离子型形状记忆聚氨酯材料,对其热性能、动态力学性能、形状记忆性能、透湿气性能进行了研究,并与普通非离子型形状记忆聚氨酯进行了比较,研究发现离子型形状记忆聚氨酯具有更大的软段结晶度、更好的形状记忆性能、更优越的力学性能和透湿气性能,尤其是其透湿气性能有了非常显著的提高,其高温段湿气渗透率是其低温段湿气渗透率的20~30倍,远远大于线型形状记忆聚氨酯的5~8倍。 最后,从形状记忆聚氨酯的形状记忆原理出发,合成了一种可调节形状回复温度并可完全回复形状的新型交联型形状记忆聚氨酯,在合成交联型形状记忆聚氨酯的基础上,详细研究了它的热学性能、动态力学性能、形状记忆性能。深入探讨了交联型形状记忆聚氨酯的结构对其形状记忆性能和其它性能的影响,通过与线型聚氨酯的比较,发现交联型聚氨酯具有形状回复温度可以任意调节以及可完全回复形状的特点。同时为了更严谨的从数学上来阐明形状记忆聚氨酯的形状记忆过程,建立了形状记忆过程的数学模型并进行了验证。


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