【摘 要】
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形状记忆高分子材料（SMPs）作为智能材料的一个重要分支,已在航空航天、生物医疗、人工智能材料等领域得到了广泛的应用。聚乳酸（Polylactic acid,PLA）作为一种生物基可降解聚合物,由于其较高的拉伸强度和固有的形状记忆效应,在制备热触发SMPs中表现出了足够的潜在能力。但是,纯PLA分子链的柔韧性差、断裂伸长率低等弱点制约了PLA在形状记忆材料领域的进一步应用。本论文以PLA为基体、天
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形状记忆高分子材料（SMPs）作为智能材料的一个重要分支,已在航空航天、生物医疗、人工智能材料等领域得到了广泛的应用。聚乳酸（Polylactic acid,PLA）作为一种生物基可降解聚合物,由于其较高的拉伸强度和固有的形状记忆效应,在制备热触发SMPs中表现出了足够的潜在能力。但是,纯PLA分子链的柔韧性差、断裂伸长率低等弱点制约了PLA在形状记忆材料领域的进一步应用。本论文以PLA为基体、天然橡胶（Natural rubber,NR）为增韧剂;以四针状氧化锌晶须（T-Zn Ow）、纳米碳材料（Carbon nanotubes,CNTs、Graphene,GR）为功能填料,过氧化二异丙苯（Dicumyl Peroxide,DCP）,普鲁士蓝（Prussian Blue,PB）为改性剂,通过熔融共混的方式制备了PLA基形状记忆复合材料。实验探索了不同填料对PLA/NR复合材料机械性能、结晶性、导热性以及形状记忆性能的影响。采用普鲁士蓝对CNTs表面修饰,构建了具有光-热多重响应的PLA/NR形状记忆复合材料。主要研究内容包括:（1）采用熔融共混法制备了聚乳酸/天然橡胶/氧化锌晶须（PLA/NR/T-Zn Ow）复合材料,对比研究了DCP动态硫化前后,NR和T-Zn Ow对PLA/NR/T-Zn Ow复合材料力学性能、结晶性和热稳定性的影响。结果表明:T-Zn Ow可以使PLA/NR复合材料的结晶性、力学性能提高。经动态硫化后,PLA/NR/T-Zn Ow复合材料的力学性能显著提高,结晶性降低了88.7%,热稳定性有一定的提高。T-Zn Ow的加入以及DCP动态硫化能够有效改善PLA/NR的界面相容性,然而,动态硫化的PLA/NR/T-Zn Ow复合材料的降解性能和形状记忆性能均有不同程度的下降。（2）以不同维度的纳米碳材料（CNTs,GR）与T-Zn Ow构筑三维导热网络结构,制备了含有碳纳米材料的PLA基复合材料（PLA/NR/T-Zn Ow/CNTs、PLA/NR/T-Zn Ow/GR）。其中,PLA/NR/T-Zn Ow复合材料形状记忆回复率最高可达98%,固定率可达95%。一维CNTs的加入使PLA/NR/T-Zn Ow/CNTs复合材料在玻璃化转变温度（Tg）几乎不变的情况下力学性能、储能模量、结晶度和拉伸形状记忆性能得到提高。二维的GR则使PLA/NR/T-Zn Ow/GR复合材料结晶度、力学性能有不同程度的下降,材料的导热系数较PLA/NR/T-Zn Ow/CNTs复合材料高出1.2倍。比PLA/NR/T-Zn Ow复合材料增加了2.4倍,形状记忆固定率较PLA/NR/T-Zn Ow提高了1.5%,PLA/NR/T-Zn Ow/GR复合材料的回复时间缩短了150%,仅为70s。（3）共沉淀法在CNTs表面化学包覆普鲁士蓝（PB）的基础上,通过熔融共混的方法制备了PLA/NR/T-Zn Ow/PB@CNTs光-热双重响应形状记忆复合材料。该复合材料具有良好的力学性能。材料的光热转换效率约达44%,808nm近红外光源照射55s便可完成回复过程,较PLA/NR/T-Zn Ow/CNTs的热响应时间缩短了40s。
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