基于可逆二硫键的自修复环氧树脂的制备与性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:baobeicucu
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环氧树脂作为一种高性能材料,被广泛应用于各个领域中。但其存在脆性大,易开裂,弹性模量较差等问题,这极大地降低了材料的使用寿命。为解决上述问题,可以将自愈合概念与环氧树脂结合,制备具有自修复性能的材料。动态二硫键是一种键能很低的化学键,常被引入到环氧树脂中制备成本征型自修复材料。含可逆二硫键的自修复材料可以在较为温和的条件下进行愈合,但修复效率较低。针对此问题,本论文对含可逆二硫键的自修复环氧树脂材料以及其愈合性能进行了研究。含柔性链段的自修复环氧树脂体系由双酚A型环氧树脂E51、含柔性链段的聚丙二醇二缩水甘油醚DER736以及含动态二硫键的固化剂2,2’-二氨基二苯基二硫醚AFD组成。材料韧性、热稳定性以及耐溶剂性较好。其断裂伸长率最大可达100.28%,在255℃时开始分解,并且能在多种溶剂中保持结构完整。研究破损方式、修复温度、修复时间以及修复次数对材料自修复性能的影响,根据实验结果确定最佳修复条件为:120℃/3 h。在最佳修复条件下,E51与DER736的配比为1.5:1时,自修复效率为81.78%,效率最高。但经历切断-修复4次循环后,自修复效率较差,仅为40.6%。聚氨酯增韧自修复环氧树脂体系由双酚A型环氧树脂E51、聚四甲基醚乙二醇PTMEG、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI以及含动态二硫键的固化剂2,2’-二氨基二苯基二硫醚AFD组成。材料韧性以及热稳定性能较好。其断裂伸长率最高可达572.8%,在235℃时开始分解。当环氧与聚氨酯预聚物的配比为1.5:1时,增韧效果最好,其拉伸强度为6.64 MPa,断裂伸长率为572.8%。通过研究自修复效率的影响因素,确定最佳修复条件为:120℃/3 h。在最佳修复条件下,环氧与聚氨酯预聚物配比为1.5:1的材料自修复效率为94.8%。并且经过切断-修复4次循环后,自修复效率为78.37%,表明材料多次修复的能力较好。同时,研究并阐述了环氧自修复材料的自愈合机理,为后续配方设计提供理论支持。
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