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形状记忆聚合物由于具有密度小,容易加工,生物相容性,性能可以通过广泛的分子设计调控等优点,成为一个研究热点。然而,由于合成高分子一般来源于有机物,通常具有热稳定性差、易老化、强度低等缺点而存在一定的劣势,而将POSS在纳米尺度引入聚合物基体,便能够使材料兼具有机材料和无机材料的优点,提高高分子材料的热性能,力学性能等。然而,当前POSS和聚合物结合制备的形状记忆材料内部多是化学交联结构,使得材料不能进行重加工。因此,将能够形成微相分离的POSS引入聚合物基体,一方面改善聚合物的热性能和机械性能,另一方面形成物理交联网络,赋予材料形状记忆性能的同时使得材料能够进行重加工和再循环,具有十分重要的意义。本文通过开环聚合、点击化学反应、开环易位聚合、可逆加成-断裂链转移聚合等,分别合成了星型、刷状和遥爪型含POSS的高分子材料,探究了POSS在聚(ε-己内酯)端基和主链中的情况,并将端基POSS结构扩展到聚丙烯酸正丁酯基体中,研究了三种聚合物微观结构,相转变行为,形状记忆自愈合性能等。主要研究内容如下:(1)基于POSS-POSS相互作用的星形聚(ε-己内酯)形状记忆交联网络的设计与性能通过季戊四醇引发ε-己内酯聚合,合成了一系列星型聚(ε-己内酯)(PCL),将PCL端基炔基化后,和3-叠氮基丙基七苯基POSS发生点击反应,得到了POSS封端的有机-无机星型PCL。研究表明,POSS封端的有机-无机星型PCL呈现微相分离的结构,PCL链末端的POSS笼通过相互作用组装成直径10~20 nm的球形微区。同时,POSS的引入使得PCL链段结晶完善度降低,证明了POSS对PCL的结晶限制作用。形状记忆周期测试显示,这种材料具有优异的形状记忆性能,而其形状记忆性能来源于POSS-POSS相互作用形成的物理交联网络。(2)基于POSS-POSS相互作用的刷状聚(ε-己内酯)形状记忆交联网络的设计与性能合成了氧杂化降冰片烯封端的POSS和PCL,通过氧杂环降冰片烯的开环易位聚合反应,合成了一系列不同POSS含量的接枝聚合物P(ONBPCL-r-ONBPOSS)。热分析结果显示,P(ONBPCL-r-ONBPOSS)随着POSS含量的增加而提高,而且POSS的引入对聚合物的结晶行为有显著影响。研究表明材料内部POSS-POSS相互作用形成了纳米微区,正是这种物理交联网络,使得含有POSS的P(ONBPCL-r-ONBPOSS)样品在聚合物熔点之上呈现出弹性体的特征,并且具有优异的形状记忆性能。(3)POSS封端的形状记忆及自愈合遥爪聚合物的制备与表征首先合成了POSS封端的大分子链转移剂,引发丙烯酸正丁酯(BA)和含有四重氢键的单体脲基嘧啶酮丙烯酸酯(UPy)进行无归共聚。在控制POSS含量相近的情况下,得到了不同UPy含量的无规共聚遥爪聚合物POSS-PBAUPy。研究显示,POSS封端的遥爪聚合物POSS-PBAUPy呈现微相分离的结构,分子链末端的POSS笼通过相互作用组装成直径10~20 nm的球形微区,球形微区平均间距在8.78nm。POSS-POSS相互作用形成的微区以及UPy氢键作用使聚合物内部形成了物理交联网络,赋予材料形状记忆性能。同时,UPy中四重氢键的超分子作用也赋予了材料自愈合性能。