【摘 要】
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形状记忆聚合物(SMP)是在外部刺激(例如光,热,磁和电)的作用下,从编程的临时形状恢复到其初始形状的一类材料。作为一类刺激响应性聚合物,SMP可以感知周围的环境并产生直接的响应。形状记忆行为已在各种聚合物中被发现,包括无定形聚合物、半结晶聚合物和液晶弹性体等。SMP形状记忆行为是通过设计具有两个或多个阶段的材料来实现的,其中一个阶段负责固定原始形状,而另一个阶段则可以对所需的临时形状进行建模。热
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形状记忆聚合物(SMP)是在外部刺激(例如光,热,磁和电)的作用下,从编程的临时形状恢复到其初始形状的一类材料。作为一类刺激响应性聚合物,SMP可以感知周围的环境并产生直接的响应。形状记忆行为已在各种聚合物中被发现,包括无定形聚合物、半结晶聚合物和液晶弹性体等。SMP形状记忆行为是通过设计具有两个或多个阶段的材料来实现的,其中一个阶段负责固定原始形状,而另一个阶段则可以对所需的临时形状进行建模。热塑性聚酰胺弹性体(thermoplastic polyamide elastomer,TPAE)是由聚酰胺硬段和聚酯或聚醚软段缩合聚合而成的(AB)n型嵌段共聚物,其具有结构可设计、能够形成微相分离结构、优良的热稳定和柔韧性等特点。因此我们可以设计TPAE中不同的软、硬段材料,以期得到性能优异的形状记忆热塑性聚酰胺弹性体。与其他的形状记忆材料相比,热塑性弹性体因为具有更宽泛的形状记忆回复温度区间,更好的生物相容性和更好的加工能力。近年来国内外研究学者对其产生了浓厚的兴趣。本文采用了两步熔融聚合的方法,以十二碳二元酸作为封端剂,对尼龙1212盐进行了双端羧基封端,合成出了不同分子量的PA1212预聚体。通过PA1212预聚体与不同种类、分子量的软段合成出两类热塑性聚酰胺弹性体。一类是与聚醚二元醇发生聚酯化反应合成出的一系列热塑性聚酰胺弹性体(poly(ether glycol-b-amide),PEGBA),另一类是与聚醚二元胺发生聚酰胺化反应合成出的一系列热塑性聚酰胺弹性体(poly(ether amine-b-amide),PEABA)。本研究工作主要得到了以下结论:(1)通过FT-IR、~1H-NMR对共聚物结构进行表征,表明共聚物的成功合成。DSC测试结果表明,PEGBA与PEABA在升温以及降温曲线中均出现了属于软、硬段的熔融结晶峰且共聚物的熔融和结晶温度受软、硬段共同作用。随着硬段分子量增大,硬段熔点和结晶温度均上升;软段分子量增加时,软段熔点和结晶温度增加。(2)XRD测试结果表明,共聚物均表现出与硬段PA1212相似的三斜晶系α晶相,硬段分子量增大时,结晶更加完善;软段分子链长增加时,硬段结晶受到限制。变温XRD测试表明,PEGBA的Brill转变温度随着硬段分子量增大而升高。变温FTIR测试表明,共聚物分子链在内部主要形成的是分子间氢键。(3)AFM测试表明,共聚物呈现出微相分离的两相结构。TG测试表明PEGBA与PEABA的初始分解温度都在370℃左右,最大分解温度都在430℃左右。结果表明合成的热塑性聚酰胺弹性体具有良好的热稳定性,可以满足聚合物一般的加工要求,在温和条件下加工不会降解。(4)DMA结果表明,在PEGBA系列样品中,PEGBA-11、PEGBA-12、PEGBA-21、PEGBA-22具有形状记忆行为。其中PEGBA-12样品在20-50℃均表现出优异的形状记忆行为,形状固定率可以达到92%,回复率可以达到98%。在PEABA系列样品中,PEABA-11、PEABA-12、PEABA-22具有形状记忆行为。PEABA-11在80℃下表现出形状记忆行为。PEABA-12样品在40-70℃表现出优异的形状记忆性能,形状固定率可以达到96%,回复率可以达到100%。PEABA-22样品在50-70℃表现出优异的形状记忆性能,形状固定率可以达到88%,回复率可以达到89%。
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