- 相關(guān)推薦
研究制備結(jié)構(gòu)用自我修復(fù)型的高分子材料論文
摘要：高分子材料廣泛適用于航天、國防等高科技行業(yè), 自我修復(fù)性的高分子材料是一種智能材料, 這種高分子材料本身具備自我診斷的功能, 同時對于其中的微小裂縫能夠進行自我修復(fù)。本文對制備結(jié)構(gòu)用自我修復(fù)高分子材料進行了分析, 使用力學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)的理論, 研究出了自我修復(fù)型的高分子材料。除此之外, 對于高分子材料的合成、配方、制造工藝、性能等等, 為高分子材料的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞：自修復(fù); 高分子材料; 修復(fù)劑;
伴隨我國經(jīng)濟的高速發(fā)展, 我國的工業(yè)面臨著重大機遇和挑戰(zhàn)。在工業(yè)建設(shè)領(lǐng)域, 高分子材料有非常廣泛的應(yīng)用, 有特別明顯的優(yōu)勢:環(huán)境污染小、生產(chǎn)效率高。然而在生產(chǎn)制造時材料可能會出現(xiàn)裂縫, 這些會嚴(yán)重影響材料的使用壽命。而且這些微裂縫在初期很難辨別, 即使發(fā)現(xiàn)了材料存在的微裂縫, 也很難及時進行修復(fù)。所以, 若高分子材料具備自我修復(fù)的能力, 那么高分子材料存在的這些微裂縫問題就能夠極大程度避免, 有效提升材料的使用壽命。夠賦予高分子材料自修復(fù)功能, 即可解決上述問題, 顯著提高產(chǎn)品的安全性, 延長其使用壽命。
1 自我修復(fù)型高分子材料概述
由于高分子材料的輕便、耐用的特殊優(yōu)勢, 使得高分子材料的應(yīng)用越來越廣泛, 這也為工業(yè)生成領(lǐng)域帶來了極大的便利。但是, 在高分子材料的加工使用過程中, 不可避免地導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)部出現(xiàn)微裂縫, 這些現(xiàn)象的存在會嚴(yán)重影響產(chǎn)品的正常使用。高分子材料研究者從自然生物領(lǐng)域的愈合功能得到啟示, 采取了一定的方式讓高分子材料具備了這種自愈能力。高分子材料只要具有這種能力, 就屬于自修復(fù)型的高分子材料。具備這種性能的高分子材料可以極大程度上避免產(chǎn)品的微裂縫現(xiàn)象。所以, 很多有關(guān)專業(yè)人員都將高分子材料的制造技術(shù)當(dāng)作研究重點, 以期加快我國工業(yè)建設(shè)。自修復(fù)型的高分子材料模仿的是自然生物的自愈機能, 采取的是一種能量補給方式來彌補微裂縫, 以避免微裂縫的擴大。
根據(jù)高分子材料的自我修復(fù)功能和材料特點, 將自我修復(fù)型高分子材料分為兩種:基于單膠囊修復(fù)劑的制備技術(shù)和基于雙膠囊修復(fù)劑的制備技術(shù)。基于雙膠囊修復(fù)劑的制備技術(shù)指的是當(dāng)材料內(nèi)部出現(xiàn)微裂縫時, 微容器里面的液態(tài)修復(fù)劑會到達裂縫的地方, 以此把裂縫連接起來�；趩文z囊修復(fù)劑的制備技術(shù)指的是在材料內(nèi)部不需要加入修復(fù)劑, 在外界刺激下, 高分子材料的結(jié)合可逆能力會自行修復(fù)微裂縫。
2 基于單膠囊修復(fù)劑的制備技術(shù)
基于單膠囊修復(fù)劑的制備技術(shù), 一般有兩類修復(fù)劑:第一類是活性聚合體系, 另外一種被稱為環(huán)氧樹脂/咪唑修復(fù)劑體系。前者歸類于熱塑性高分子材料, 它對應(yīng)的制備基本理論為:原本表現(xiàn)出活性聚合的聚合鏈同時具有一定的活性, 在活性聚合體系當(dāng)中加入單體后, 活性聚合鏈就會一直增加。其詳細(xì)制造流程為:把活性聚合獲取的聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 添置于甲基丙烯酸縮水甘油酯 (GMA) 之中加以復(fù)合, GMA是一種高分子材料的修復(fù)劑�；钚跃酆系玫降木酆湘溣幸欢ǖ幕钚�, 因此, 如果高分子材料出現(xiàn)了微裂縫, 那么在膠囊中的GMA會隨之釋放, 出現(xiàn)常溫聚合物, 彌補裂縫。在這些聚合物里面, 分子鏈和斷面之間是以共價鍵的方式存在的, 而且這些會作用于高分子材料出現(xiàn)微裂縫的地方, 分子之間的物理作用會抑制微裂縫的擴大。在高分子材料的自我修復(fù)過程中, 不需要額外加入其它的化學(xué)物質(zhì)。所以, 在高分子材料的制作時, 需要綜合考慮化學(xué)物質(zhì)的有效性。
除此之外, 還有一種雙組分的自我修復(fù)體系———環(huán)氧樹脂/咪唑修復(fù)劑體系, 這種體系基本通過咪唑類潛伏固化劑還有膠囊化環(huán)氧樹脂預(yù)聚物構(gòu)筑而成。從潛伏固化劑之內(nèi)存在某一化學(xué)成分Cu Br2 (2-Me Im) 4, 這種化學(xué)物質(zhì)在室溫下有很強的穩(wěn)定性。然而, 當(dāng)溫度達到150℃的時候, 這種化學(xué)物質(zhì)會發(fā)生化學(xué)變化, 進而生成2-甲基咪唑、溴化銅, 其中前者屬于一種化學(xué)催化劑。環(huán)氧樹脂和Cu Br2 (2-Me Im) 4雙方表現(xiàn)出顯著的混溶性, 所以, 一旦潛伏固化劑發(fā)生化學(xué)變化的溫度高于環(huán)氧樹脂的固化溫度, 那么在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時, 之前充分滲透環(huán)氧樹脂基體的Cu Br2 (2-Me Im) 4就歸類于一類潛伏的固化劑。因此, 進行高分子材料處理的過程中, 一旦產(chǎn)品里面出現(xiàn)了微裂縫, 那么只需要提升溫度至150℃, 就可以發(fā)生化學(xué)固化, 粘合材料中的微裂縫。除此之外, 潛伏固化劑當(dāng)中的Cu Br2 (2-Me Im) 4主要是以一種分子形式分布, 分子具備擴散性, 因此這種化學(xué)物質(zhì)會有更大的機率同環(huán)氧樹脂接觸�？梢源_保產(chǎn)品的任何一個部分只要發(fā)生了微裂縫, 都能夠及時有效處理。
3 以雙膠囊修復(fù)劑為基礎(chǔ)的制備技術(shù)
現(xiàn)下, 環(huán)氧樹脂/硫醇修復(fù)劑體系屬于制備結(jié)構(gòu)用自我修復(fù)型高分子材料范疇內(nèi)的普遍類型, 環(huán)氧樹脂屬于熱固性高分子材料, 而且環(huán)氧樹脂抗腐蝕性強、穩(wěn)定性高的優(yōu)勢。所以, 這種修復(fù)劑體系在現(xiàn)在工業(yè)中得到了很廣泛的使用。在制備結(jié)構(gòu)用自我修復(fù)型高分子材料時, 可以挑選環(huán)氧樹脂這種材料。把這種具備良好黏合效果的環(huán)氧樹脂當(dāng)作一種修復(fù)劑。使用微膠囊把固化劑包裝, 然后將其埋入基體當(dāng)中, 這樣就可以得到具備自我修復(fù)能力的高分子材料。
若高分子材料是由于沖擊、疲勞出現(xiàn)了微裂縫的現(xiàn)象。那在微裂縫的周圍這些膠囊就會破裂。這主要是由于在這些膠囊里面的固化劑以及修復(fù)劑會共同進入這些微裂縫, 然后發(fā)生化學(xué)作用對這些裂縫進行修復(fù)。在制作這些膠囊的時候, 需要使用新型的化學(xué)物質(zhì)聚氰胺-甲醛樹脂來代替脲醛樹脂。除此之外, 在選取芯材材料的時候, 可以選擇環(huán)氧樹脂-四氫鄰苯二甲酸縮水甘油酯 (DTP) , 這種物質(zhì)優(yōu)勢很明顯, 黏度低、活性高。這樣就能夠得到環(huán)氧樹脂膠囊。
4 結(jié)論
在高分子材料領(lǐng)域, 具備自我修復(fù)型功能的高分子材料還在初期研究階段。對于制備結(jié)構(gòu)用自我型的高分子材料研究可以擴展高分子材料在各行各業(yè)的使用, 具有非常好的工業(yè)前景。這種命題的研究是一種多學(xué)科交叉研究, 在制備這種高分子材料時會遇到很多問題, 加大了這方面研究難度。我國高分子材料研究人員根據(jù)國外大量研究成果, 綜合考慮我國高分子材料領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀, 提出了很多有效的改進措施。
參考文獻
[1]劉姣姣, 楊栩.結(jié)構(gòu)用自修復(fù)型高分子材料的制備研究[J].西部皮革, 2016, 38 (12) :11-12.
【研究制備結(jié)構(gòu)用自我修復(fù)型的高分子材料論文】相關(guān)文章：
高強力海藻纖維的制備及其結(jié)構(gòu)與性能研究09-09
纖維基ZnO/Ag/ZnO多層膜的制備、結(jié)構(gòu)及性能研究07-08
舞蹈音樂結(jié)構(gòu)與舞蹈表演研究論文08-18
學(xué)位畢業(yè)論文開題報告結(jié)構(gòu)研究07-13
硅藻土基環(huán)保材料制備與應(yīng)用研究論文06-11
PVDF疏水膜的制備研究10-22