【摘 要】
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随着科技的发展,热固性材料的二阶段固化作为顺序发生的分阶段固化技术,具备结构个性化设计与性能再增强的优势,有望代替传统材料应用于空间展开结构等复杂场景。然而目前二阶段固化存在引发条件苛刻、一阶段材料贮存稳定性差和分阶段固化产物性能差异小等缺点,限制了进一步应用的潜力。基于此,本课题以四官能硫醇、二官能丙烯酸酯和六官能丙烯酸酯为单体,通过匹配合适的一二阶段反应助剂与树脂单体的非化学计量比设计,制备出
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随着科技的发展,热固性材料的二阶段固化作为顺序发生的分阶段固化技术,具备结构个性化设计与性能再增强的优势,有望代替传统材料应用于空间展开结构等复杂场景。然而目前二阶段固化存在引发条件苛刻、一阶段材料贮存稳定性差和分阶段固化产物性能差异小等缺点,限制了进一步应用的潜力。基于此,本课题以四官能硫醇、二官能丙烯酸酯和六官能丙烯酸酯为单体,通过匹配合适的一二阶段反应助剂与树脂单体的非化学计量比设计,制备出基于热-光二阶段固化的硫醇-丙烯酸酯体系。在室温下通过三乙胺亲核催化硫醇丙烯酸酯的迈克尔加成反应制备得到具有较低交联密度的一阶段产物,进一步利用过量丙烯酸酯基团的自由基光固化聚合得到更高交联密度的刚性二阶段固化产物。研究了六官能丙烯酸酯的含量对体系一二阶段固化产物的交联程度及其他性能的影响,并采用拉曼光谱和动态力学分析测试对各个体系的性能进行表征。测试表明当三者物质的量之比为1:1:1.5时的树脂体系具有最佳性能,一二阶段产物的玻璃化转变温度差值最大可达157℃。光谱测试显示一阶段迈克尔加成反应室温固化12 h,二阶段紫外光自由基固化180 s即可实现体系各阶段的充分反应。对制备得到的最优配方树脂体系进行性能测试,发现该体系具有优异的二阶段固化性能。体系的一阶段产物和二阶段产物的力学性能和热稳定性能差异明显,二阶段固化前后体系的弹性模量与拉伸强度变化分别达3个和2个数量级,二阶段反应后热失重温度提高至300℃,体系热稳定性显著提高。一阶段产物具有柔性,可以进行形状设计,同时常规化学试剂处理不会影响一阶段试样进一步固化反应可行性,此外一阶段材料展示出优异的贮存稳定性,室温存储期达5个月以上。通过控制二阶段紫外光固化时间,可得到具有形状记忆性能的中间态聚合物。经二阶段固化体系改性或材料制备过程的设计,热-光二阶段固化体系可以应用于材料表面浸润性图案化设计与自修复柔性基底材料制备等领域,展现出巨大的应用前景。
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