聚氨酯基形状记忆聚合物的制备与性能研究

摘要

形状记忆聚合物（SMPs）是一类智能材料，其能在外界刺激下发生形状的固定与回复。其中形状记忆聚氨酯（SMPU）以及形状记忆水凝胶（SMHs）具有很好的应用前景。然而，形状记忆聚氨酯的力学性能差和形状回复速率慢限制了它的应用。增强材料一般不能很好地在聚氨酯基底中分散，因此提高增强材料的分散性显得至关重要。传统水凝胶不具备形状记忆效应（SME），而且机械性能较弱，因此需要引入形状记忆分子开关使其具有SME并且同时增强其机械性能。多响应性SMHs则需要加入两个以上不相互干扰的分子开关。
　　本文通过表面引发原子转移自由基聚合（SI-ATRP），制备出具有不同接枝率的蒙脱土-聚甲基丙烯酸甲酯（MMT-PMMA），可以使MMT在聚氨酯基底中均匀分散。用简单的溶液共混法制备出SMPU/MMT-PMMA复合材料。MMT-PMMA的加入使复合材料的拉伸应力和断裂伸长率比纯 PU分别高出35%和44%。SMPU/MMT-PMMA具有高的SME，在第一次循环中形状记忆固定率（Rf）和形状记忆回复率（Rr）分别为100%和99%。SMPU还具有高的形状回复速率，在60℃回复时可以达到21.1度每秒。
　　使用马来酸酐（MAH）对β-环糊精（β-CD）改性增大其在水溶液中的溶解性。MAH-β-CD可以和水性聚氨酯（WPU）形成准聚轮烷结构，以及和氧化石墨（GO）形成氢键。因此，两种物理交联作用使其提高了水凝胶的力学性能，拉伸断裂伸长率增大了334%。经十次循环压缩之后，压缩强度几乎不变，说明水凝胶有极好的弹性。同时使水凝胶具有水响应性形状记忆效应。
　　天然高分子瓜尔胶（GG）可以与硼酸根离子形成交联结构。该交联作用对pH有响应性，随 pH的增加而逐渐减弱。在水凝胶中加入 GG，使水凝胶具有硼酸根响应性形状记忆性能。WPU和甲基丙烯酸十八烷基酯（SMA）是热响应性物质可使水凝胶具有热响应性形状记忆性能。另外，WPU、GG和丙烯酸羟乙酯（HEA）三者之间通过氢键作用形成物理交联网络，可以有效地增强水凝胶的机械性能。

目录

第一章 绪论

1.1 形状记忆聚合物

1.2 形状记忆聚氨酯

1.3 形状记忆水凝胶

1.4 本论文的研究意义和主要内容

第二章 形状记忆聚氨酯/蒙脱土-聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备与性能研究

2.1前言

2.2 实验部分

2.3测试与表征

2.4结果与讨论

2.5本章小结

第三章 水响应性形状记忆超分子水凝胶的制备与性能研究

3.1前言

3.2实验部分

3.3测试与表征

3.4结果与讨论

3.5本章小结

第四章 多响应性聚氨酯基形状记忆水凝胶的制备与性能研究

4.1前言

4.2实验部分

4.3 测试与表征

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

第五章 全文总结

参考文献

研究生在读期间发表论文情况

致谢

声明