【摘 要】
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形状记忆聚合物(SMP)由于质轻价廉,可加工性和生物相容性好,被广泛应用在包装、生物医疗等领域。等规聚丙烯(iPP)作为应用最广泛的通用高分子材料之一,其在形状记忆方面的应用也
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形状记忆聚合物(SMP)由于质轻价廉,可加工性和生物相容性好,被广泛应用在包装、生物医疗等领域。等规聚丙烯(iPP)作为应用最广泛的通用高分子材料之一,其在形状记忆方面的应用也得到了国内外研究人员广泛的关注。本工作致力于对丙烯共聚物的形状记忆原理进行探究。利用Ziegler-Natta催化剂催化丙烯与?-烯烃(1-丁烯、1-戊烯)共聚合,合成了一系列不同组成的丙烯共聚物;将共聚物用于拉伸形变实验,通过对样品形变前后结晶相的分析,提出了不同组成的丙烯共聚物的形状记忆效应的机理。主要研究内容和结论如下:(1)利用Ziegler-Natta催化剂,采取淤浆聚合的方式,分别合成了一系列不同组成的丙烯/1-丁烯和丙烯/1-戊烯共聚物,通过调节反应单体配比,控制丙烯/1-丁烯共聚物中1-丁烯含量在1093 mol%可调,控制丙烯/1-戊烯共聚物中1-戊烯含量在239mol%可调;通过13C-NMR分析了共聚物的组成和序列结构,通过一维WAXD研究了共聚物的晶型;通过单次变形-回复循环试验对丙烯/1-丁烯和丙烯/1-戊烯共聚物的形状记忆性能进行测定,发现其形状记忆特性受共聚物组成的影响明显。(2)通过一维WAXD和二维WAXD对样品拉伸前后的结晶相进行分析,提出了丙烯/1-丁烯共聚物形状记忆现象的机理,即源于拉伸前后样品结晶相的相转变:1-丁烯含量10-28 mol%的共聚物中iPP的部分α晶在拉伸形变过程中发生向mesophase的转变,1-丁烯含量32-56 mol%的共聚物中iPP的部分α晶在拉伸形变过程中发生向trigonal晶的转变,新产生的mesophase或trigonal晶充当固定临时形状的可逆相,未转变的α晶则作为固定相;样品升温至60℃时mesophase和trigonal晶熔融,样品回复到最初形状;熔融后的mesophase和trigonal晶冷却后可再次转变回α晶,可使样品具有反复多次的显著的形状记忆行为。1-丁烯含量67-93 mol%的共聚物拉伸形变过程中无相转变发生,仅有部分分子链取向引起的回复率较低的形状记忆现象。丙烯/1-戊烯共聚物形状记忆现象的机理与丙烯/1-丁烯共聚物相同:1-戊烯含量2-8 mol%时为α晶和mesophase的相转变主导,1-戊烯含量8-39 mol%时为α晶和trigonal晶的相转变主导。(3)详细研究了丙烯/1-丁烯共聚物中变形率对trigonal晶含量、试样固定率和回复率的影响,结果表明当变形率为600%时,样品中的trigonal晶含量最高(可达89%),固定率(可达80%)和回复率(可达80%)也最高;研究了回复温度对mesophase的影响,发现温度的升高能够有效提高mesophase到α晶的转变;1-丁烯含量67-93 mol%的共聚物形变过程可控性不强,通过SEM对变形以及回复后样品表面进行观察,发现这一过程中样品表面遭到了不可恢复的破坏。
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