聚乳酸基形状记忆复合材料制备及其性能表征

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随着社会的发展,人们的生活质量越来越高,信息、能源、材料已经成了衡量现代化社会发展水平的重要标志。在这样的情况下人们已经不能满足传统的材料,所以新型的形状记忆材料呼之欲出。通常提到形状记忆材料人们首先能想到的是形状记忆合金,比如铁锰合金,钛镍合金。但是实际上除了大家所熟知的形状记忆合金,高分子也是很好的形状记忆材料。与合金相比,形状记忆高分子有如下特点:(1)形状记忆效果明显,刺激温度低,容易加工成各种器件,成本还比较低廉;(2)具有多种刺激方式,除了传统的热源刺激,还可以制备出具有光、电、磁、pH、溶液刺激的记忆材料,并且这些刺激可以同时存在形成具有多种刺激方式的材料;(3)具有灵活的分子设计方式,可以根据不同的分子结构特点设计出不同记忆特点的材料;(4)相对于合金,高分子材料具有明显的质量轻的特点;(5)可控性强,可以通过复合不同的纳米材料或者控制合成的方法使材料具有多功能性;(6)许多高分子的生物相容性和降解性都比较好,在生物医学领域具有广泛的用途和前景。本论文主要以聚乳酸为基体,采用共混加工和热模压的方法制备出不同复合比例的共混复合材料。第二章中我们主要以聚乳酸(PLA)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为研究对象,通过差式扫描量热分析(DSC),动态力学性能分析(DMA),X射线衍射分析等,讨论了该体系在不同复合比例条件下的固定性和回复性,对比拉伸和弯曲情况下材料的回复能力,探究进行多次形状记忆过程后材料的稳定性,以及双重形状记忆效应和降解过程中的形状记忆效应。在第三章中,为了改变材料的刺激方式,我们引入了聚氨酯(TPU)和多壁碳纳米管来代替PMMA,通过两步共混法制备了 PLA/TPU/CNTs复合材料,该体系可以使得碳纳米管尽可能的分散在TPU中,增强了导电性能,节省了碳纳米管的使用量。通过DSC分析,流变学分析,体积电阻率测量等确定了材料的基本性能。最后通过热致和电致两种方式分别对材料的形状记忆性能做了测试。第四章中,我们继续沿用第三章的PLA/TPU体系制备磁致型形状记忆材料PLA/TPU/CNTs-Fe3O4。通常磁致型形状记忆材料由于暴露在空气中存在热损耗和热传递慢的原因,使得记忆效果不佳,为此我们进行了相关的改进。多壁碳纳米管具有良好的导热性,通过接枝马来酸酐MA和β-环糊精,接着通过共沉淀法吸附四氧化三铁,制备出了具有良好导热的磁性填料。最后通过共混、热压将具有磁性的CNTs-Fe3O4复合在聚合物中,形成了具有磁致效应的形状记忆材料。
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