回收PVB基形状记忆材料的制备与表征

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形状记忆高分子(SMPs)作为智能材料的一种,如今已被广泛用于智能纺织、航空航天、生物医学等领域。随着多种SMPs的开发制备和理论研究的深入,寻找廉价材料制备SMPs成为趋势。聚乙烯醇缩丁醛(PVB)主要用于制作汽车安全玻璃的中间膜,随着汽车行业的快速发展,每年都有大量的回收PVB(RPVB)产生。这些RPVB依然具有优异的力学性能和加工特性,加之其本身具有高弹性,具有制备成SMPs的潜力。本文以RPVB为基体分别制备了RPVB/苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)/胺基化还原氧化石墨烯(NRGO)光热响应性SMPs、RPVB/聚氯乙烯(PVC)三重SMPs以及可重构性SMPs。探究了原料配比对共混物不同形状记忆性能的影响,并从凝胶含量、形态结构和热转变温度等方面对形状记忆机理作出阐释。主要研究内容与结果如下:(1)采用熔融共混法制备了不同配比的RPVB/SMA二元共混物。RPVB分子链上的羟基与SMA分子链上的马来酸酐基团在共混过程中发生交联反应,为共混物的形状记忆性能提供了结构基础。在拉伸形状记忆测试中,共混物的形状固定率(Rf)随SMA含量的增加而逐渐升高;形状回复率(Rr)呈现出与其凝胶含量相关的特征,凝胶含量越高,Rr越高。当共混物中RPVB与SMA质量比为3:1时,其Rf和Rr分别为97.2%和99.4%。(2)固定RPVB与SMA的质量比为3:1,添加NRGO,通过熔融共混制备了三元共混物。NRGO的引入赋予共混物优异光热响应性的同时,并未影响其形状记忆性能,添加0.5 phr NRGO的三元共混物的Rf和Rr分别为98.7%和99.9%。(3)分别采用溶液共混法与熔融共混法制备RPVB/PVC共混物,并添加0.2 phr的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)对共混物进行交联。相较于溶液共混物,熔融共混物不仅交联程度变大,共混物中RPVB与PVC两相间的粘附力也较强,相畴尺寸较小。溶液共混和熔融共混物都展现出一个较宽的玻璃化转变区间,且都具有较好的双重形状记忆性能;但二者的三重形状记忆性能差别较大,熔融共混物的三重形状记忆性能明显优于溶液共混物;在熔融共混体系中,当PVC含量为20%时,第一临时形状与第二临时形状的Rf分别为80.3%与98.6%,第一临时形状与永久形状的Rr分别为92.6%与90.5%。(4)以溶液共混的方法对提取部分增塑剂后的RPVB用HDI进行交联,并添加催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL)使其具有塑性特征。测试结果表明,交联RPVB在160℃下应力能够松弛到零,并展现出良好的永久形状可重构性;交联RPVB具有重复加工性,且重加工后其力学性能没有明显变化。
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