电致形状记忆石墨烯基复合材料的研究及应用

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电致形状记忆高分子复合材料是将导电填料均匀分散在形状记忆高分子网络中而形成的复合材料。近年来,对于形状记忆高分子的研究取得了飞速的进展,由于其优良的结构通用性,成本低廉,易于制造,高弹性形变和低回复温度,这些独特的特性使得他们在许多领域中得到应用。  本课题以石墨烯为导电填料,分别以聚乳酸(PLA)、聚丙烯(PP)/苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)两种体系作为聚合物基体,制备出了具有电致形状记忆效应的高分子复合材料。分别测定了两种体系的力学性能、电学性能、热力学性能、热致形状记忆性能和电致形状记忆性能,并对复合材料的应用进行了测试。  对于PLA基体体系,首先使用增塑剂环氧大豆油(ESO)对PLA进行改性,再向PLA/ESO中混合不同份数的石墨烯,制备得到一系列PLA/ESO/石墨烯复合材料。实验结果表明,ESO含量为10phr,石墨烯含量为6 phr时,PLA/ESO/石墨烯复合材料的性能相对最佳,拉伸强度达到12.8MPa,断裂伸长率达到28.7%,电导率达到14.8S/cm,热致形状回复率在86.1%以上,在70V电压下,电致形状回复率达到100%。  对于PP/SEBS基体体系,对不同组分的PP/SEBS基体的性能进行了研究,发现当PP∶SEBS以1∶1进行混合时,PP/SEBS基体性能最好,拉伸强度达到30.7MPa,断裂伸长率达到1148.5%。向其中混合不同份数的石墨烯后发现,当石墨烯含量为8 phr时,PP/SEBS/石墨烯复合材料的电导率达到10.9S/cm,热致形状记忆回复率达到86.1%,在100V电压下,电致形状回复率达到100%。
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