论文部分内容阅读
传统的热固性高分子材料不具备自修复的性能。在长期的使用过程中,材料内部会产生微裂缝或降解老化。这不但使材料性能下降,而且使材料使用寿命减少。将动态共价键引入到高分子材料中,赋予传统高分子材料可重复加工、可重塑和可回收等特性。这种新型高分子材料在微电子、仿生医学、涂料等相关领域中都具有广泛的应用。本文为解决丙烯酸树脂的回收利用的问题,用丙烯酸酯类单体和聚硫橡胶通过巯基-烯点击加成反应制备出具有修复和重塑性能的弹性体。首先比较了自由基催化体系、碱催化体系、氧化还原催化体系、光催化体系四种不同的催化体系对丙烯酸酯弹性体的结构影响,采用红外光谱仪(FTIR)和核磁共振氢谱(~1H-NMR)表征其反应程度。结果表明碱催化体系和氧化还原催化体系比其他二种催化体系表现出更好的催化效果;其次采用差示扫描量热仪(DSC)、热失重(TGA)、动态热机械仪(DMA)表征其热力学性能。结果表明不同催化体系下的丙烯酸酯弹性体都有较高的热稳定性和较低的玻璃化转变温度;然后比较了不同反应物体系、不同氧化剂、还原剂和自修复促进剂对丙烯酸酯弹性体力学性能和修复效率的影响,采用拉伸机测试其修复和重塑前后的力学性能。结果表明丙烯酸酯弹性体在碱催化体系下相比与其它催化体系下表现出更高的拉伸强度和修复效率;1,8-二氮杂-双环(5,4,0)-7-十一碳烯(DBU)作为还原剂时能够大幅度提高材料的韧性和修复效率;最后探讨了二硫键在高温作用下交换机理,交联网络中二硫键在高温下进行动态可逆交换反应,在高温下实现动态网络结构的重排,赋予了材料优异的自愈、重塑和再加工能力,实现了丙烯酸酯的回收利用。为解决热固性环氧树脂回收利用的问题,用商用环氧树脂与二元羧酸反应合成了含有β-羟基酯的新型环氧树脂,通过含二硫键的芳香胺类固化剂(4-AFD)反应交联制备出以4-AFD作为硬段、二元羧酸作为软段的双重动态共价键的环氧树脂材料。首先研究了自修复环氧树脂材料的结构,采用FTIR和~1H-NMR表征其反应程度。研究结果表明环氧树脂与二元羧酸在3 h内反应完毕并与4-AFD完全反应;其次采用DSC和TGA表征其热力学性能,结果表明不同软硬段比例下的自修复环氧树脂材料具有不同的玻璃化转变温度的同时还有较高的热稳定性;再通过改变软硬段的比例,系统地研究了不同软硬段比例下自修复环氧树脂材料的力学性能和回收性能。采用拉伸机测试其重塑前后的力学性能,研究结果表明随着硬段比例的上升,材料的拉伸强度提高;随着重塑次数的增加,材料化学结构和力学性能并不发生明显变化。然后研究了自修复环氧树脂材料在1 wt%4-二甲氨基吡啶(DMAP)的二氯甲烷溶剂中的回收利用。研究结果表明溶剂回收前后自修复环氧树脂材料的化学结构无明显变化,这为环氧树脂的回收利用提供了新的途径。最后探讨了双重修复机制的环氧树脂材料在高温作用下的交换机理,相比与单一修复机制的自修复材料具有更好的固相回收性能。