论文部分内容阅读
聚氨酯(PU)是一种应用广泛的聚合物材料。相对大多数聚合物材料而言,聚氨酯具有良好的耐辐照性能,因而可以应用在一些会受到高能量辐照的环境当中。但在辐照环境中长期使用的聚氨酯,仍然会快速老化导致其使用寿命缩短可靠性下降。为了提高聚氨酯在辐照环境下的使用寿命和可靠性,在本文中首次将具有优异自由基清除能力的聚多巴胺纳米颗粒(PDAPs)作为抗辐照填料添加到聚氨酯中,以提高聚氨酯的耐辐照性能。由于目前还没有相关文献报道过伽马辐照环境下PDAPs的稳定性。因此,在本文中用钴-60放射源分别以200 kGy和400 kGy的剂量对平均粒径约为180 nm的PDAPs进行了辐照。并通过扫描电镜、透射电镜、热重分析和电子顺磁共振波谱等手段对伽马辐照前后PDAPs的形貌、热稳定性和自由基信号进行了表征。结果表明,200 kGy的伽马辐照剂量对PDAPs的形貌和性质几乎没有影响。当伽马辐照剂量增加到400 kGy时,PDAPs的形貌发生了形变,热稳定性和自由基信号强度明显降低。这些结果表明,在400 kGy的伽马辐照下PDAPs发生了明显的降解,并对PDAPs在伽玛辐照下的降解机理在文中进行了详细的分析。采用简单的溶液共混法制备了具有不同PDAPs含量的PU/PDAPs复合材料,并对PDAPs在聚氨酯内部的分散性和其对聚氨酯性能的影响进行了表征。通过对PU/PDAPs复合材料的形貌观察后发现,当PDAPs含量为1 wt.%和2.5 wt.%时,可以很好地分散在PU/PDAPs复合材料中,当含量增加到5 wt.%时则会出现轻微团聚。热分析结果表明,PU/PDAPs复合材料比纯聚氨酯具有更好的热稳定性。在加入PDAPs后,最大热分解速率温度上升了约52℃。拉伸试验的结果表明,PDAPs的加入显著提升了材料的韧性和强度,拉伸强度由5.49 MPa(0 wt.%)提高到7.61 MPa(5 wt.%),增幅约为38.6%。通过使用钴-60放射源对不同PDAPs含量的PU/PDAPs复合材料进行了剂量为100kGy和200 kGy伽马辐照。不同PDAPs含量的PU/PDAPs复合材料在伽马辐照后的形貌表表明,仅加入1 wt.%的PDAPs后的PU/PDAPs复合材料在辐照后产生的缺陷明显减少。热分析结果表明,与纯聚氨酯相比,不同PDAPs含量的PU/PDAPs复合材料在伽玛辐照前后热稳定性几乎没有变化。在拉伸试验中,在200 kGy的伽马辐照下PU/PDAPs复合材料的断裂强度由1.48MPa(0 wt.%)最高提升到了5.48MPa(5 wt.%),断裂强度下降的幅度从73%(0 wt.%)减少至了23%(5 wt.%)。通过这些可以证明,PDAPs的加入使聚氨酯的抗辐射性能得到明显提高,并对此机理在文中进行了详细的探讨。