熱致感應型形狀記憶纖維與凝膠的制備及其性能研究.pdf

1、對形狀記憶高分子材料的研究、開發(fā)與利用，近些年成為智能材料研究領域一個備受關注的課題，而其中熱致感應型形狀記憶高分子材料因其適用性廣泛、響應條件易于調節(jié)、回復能力可控性比較強而成為這一研究領域重中之重。本文研究了熱致感應型形狀記憶纖維和凝膠的制備方法，進行了形狀記憶性纖維的紡制和凝膠的合成，通過各種測試手段研究了纖維和凝膠的結構、熱力學和動力學性能與形狀記憶特性。 熱致感應型高分子產生形狀記憶功能要有兩相結構：即結晶相和無定型相

2、。這種兩相結構經交聯后產生能維持一定形態(tài)的硬段區(qū)(無定型區(qū))和能可逆固化與軟化的軟段區(qū)(結晶區(qū))，進而使高分子材料形成對初始形狀的記憶功能。丙烯酸十八酯(SA)和丙烯酸(AA)的共聚物P(SA-co-AA)具有結晶相和無定型相，將其與聚乙烯醇(PVA)混合來紡絲，然后在凝固浴中引發(fā)交聯，來制備形狀記憶性功能纖維。本文首先合成了單體SA，然后將其與精制后的AA共聚制備了P(SA-co-AA)；再將合成共聚物與PVA按一定比例混合，利用凝膠

3、化紡絲制得了形狀記憶性初生纖維。利用正交實驗分析，確定了較優(yōu)的紡絲方案；通過粘度測試，考查了對原液粘度產生影響的幾個重要因素；借鑒DSC和X-射線譜圖，了解了纖維結晶熔融轉變溫度，明確了纖維大致結晶結構；用DMA分析，證實了纖維的楊氏模量可高達1010Pa，由材料形狀記憶特性模量化理論得知合成纖維具備了良好的形狀記憶功能；最后經過形狀記憶回復比率和回復速率的測試，進一步驗證了纖維對初始形狀的記憶能力。 凝膠產生形狀記憶功能同樣也

4、要有兩相結構。單體SA含有長烷基側鏈，容易形成片層結晶相；無毒性單體十一烯酸(HA)含有無定型相。本文通過交聯劑亞甲基雙丙烯酰胺(MBAA)，將兩種單體交聯共聚合成了凝膠P(SA-co-HA)。然而因為兩種單體均是側鏈較長的化合物，合成凝膠后脆性較大，雖然它們也能產生較高模量，但是由于缺乏彈性受力即易碎，因而表現不出良好的形狀記憶性能。于是本文又選用了含側鏈較短的第三單體丙烯酰胺(AM)，加入凝膠體系中來降低其脆性，增加共聚物大分子鏈間