【摘 要】
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高分子材料在生产和使用过程中,由于热、机械、光照等因素的作用会出现局部损伤或微裂纹,导致性能下降。自修复材料可通过在聚合物基体中埋植含修复剂的微胶囊或空心纤维实现
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高分子材料在生产和使用过程中,由于热、机械、光照等因素的作用会出现局部损伤或微裂纹,导致性能下降。自修复材料可通过在聚合物基体中埋植含修复剂的微胶囊或空心纤维实现修复,但是修复次数有限制;另外也可以借助于高分子链中的可逆化学键实现多次修复。本课题利用可逆酯交换反应实现高分子材料的自修复。以双酚F型苯并噁嗪(BZ-F)、丁二酸酐(SA)和醋酸锌(Zn(Ac)2)为原料,合成聚丁二酸酐/双酚F型苯并噁嗪树脂(PSA-BZ),并利用光学显微镜观察了PSA-BZ树脂在140°C下的修复过程。结果表明PSA-BZ树脂需40 min即可对微小裂纹(60μm)产生明显修复。动态热机械分析(DMA)和拉伸断裂强度分析显示,当苯并噁嗪:丁二酸酐的比例从1:0.25提升至1:0.5时,复合材料的模量提高1.5 GPa,玻璃化转变温度(Tg)下降约10°C,但是PSA-BZ树脂中醋酸锌的含量改变对复合材料模量与Tg的作用却十分有限。疲劳处理后的PSA-BZ复合材料在140°C处理1 h,机械强度可恢复到起始材料的90%。我们进一步通过添加邻苯二甲酸二甲酯(DMP)于PSA-BZ树脂,并利用等温法热重分析(TGA)探究了体系内酯交换反应的机理和速率,并根据Arrhenius公式计算得到反应活化能。苯并噁嗪自修复材料不仅保留了耐热性好、吸湿率低、固化时无体积收缩和无副产物的释放等优点,也为进一步拓宽苯并噁嗪树脂的应用范围提供了新的实验和理论依据。
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