自修复金属络合聚氨酯/离子导电体的制备与性能研究

来源 :齐鲁工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jc422177405
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聚氨酯具有优异的化学稳定性和可以调节的强的机械性能,根据不同的理化性质它在日常生活及工业生产中被广泛应用。然而这些材料在使用过程中经常受到磨损及部分的断裂,所以具有自修复性能的材料能够有效的延长使用器件的寿命。但是具有自修复性的材料它们的机械强度通常相对较弱,它的相对弱的机械强度限制了它们的应用。另外,将导电离子引入聚氨酯基质,构建具有自修复性能并对水蒸气响应的导电传感器件,同时不损失其力学性能,也是目前自修复导电材料亟待解决的难题。本论文围绕这两个方面开展研究,具体如下:首先,我们制备了高的力学性能和高自修复性共存的金属络合聚氨酯弹性体。在该实验中我们合成了一种新颖的单吡啶配体,并将其引入到聚氨酯中,然后将其与金属离子络合即可形成高的力学性能和高自修复性共存的金属络合聚氨酯弹性体。聚氨酯弹性体的机械强度是通过调节聚氨酯中各个单体的比例以及吡啶配体与金属Fe2+离子的配位数实现的。弹性体的自修复性能是由金属Fe2+离子与吡啶之间强的可逆配位键以及弱的其他配位键所提供的。最终得到的聚氨酯弹性体具有高的力学拉伸性能(应力4.64 MPa,应变497.5%),高的耐疲劳性(50次拉伸循环),室温下高达96%的应力自修复效率,5℃下高达30%的修复效率。更重要的是该聚氨酯弹性体对切口缺陷具有不敏感性,具有高达76186 J/m2的断裂能。本论文中的另一工作是制备了水蒸汽敏感型的聚氨酯离子导电体。在这个工作中,我们将所合成的单吡啶引入到聚氨酯PU中,然后将其与Zn2+离子配位络合。在络合聚氨酯中加入导电介质三氟甲磺酸锂提供导电性,通过控制导电离子的不同质量分数,即可得到蒸汽敏感型的聚氨酯离子导电体。通过一系列的测试分析,可以看出我们的样品具有优异的机械性能(应力0.8 MPa,应变2800%)以及自修复性能、离子导电性,更有意思的是我们的样品还具有对空气中的水蒸汽敏感的特性,主要表现为样品吸收空气中的水蒸气后会引起电阻信号的变化,50%锂盐含量的聚氨酯离子导电体表现最为突出。
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