具有交联网络的氢键型自愈合弹性体的合成与表征

摘要

自愈合材料作为这一种新型智能材料，近年来受到研究者们的广泛关注。从第一例自愈合材料成功合成至今，作为超分子科学的重要分支，已逐渐发展成一门完备的学科。氢键型自愈合材料因其室温下自愈合性能成为人们关注的焦点和研究重点，但由于力学性能偏低所以应用受到限制。引入共价键形成共价交联网络是提高材料力学强度方式之一，但是这种做法的缺点在于会降低材料自愈合性能，因此选择合适的交联剂是实现优异性能的关键因素。 本文以癸二酸、衣康酸、二乙烯三胺为原料合成出低聚物前体，利用丙烯酰胺和衣康酸发生共聚反应形成交联网络，继而与尿素(Urea)反应经后处理后得到氢键型自愈合超分子弹性体。运用FT-IR、1H-NMR等手段对结构进行表征可知超分子自愈合体系中主要是以线性酰胺聚合物为主，带有侧基的烷基脲类结构和环状咪唑啉酮等基团通过非共价作用形成氢键;DSC和XRD结果表明体系的结构衣康酸含量变化而发生变化，当衣康酸含量较低时，体系表现为两相结构;当衣康酸含量较高时，体系为单一的无定形相态。共价交联体系的加入不仅提高了材料力学强度，而且未降低自愈合效率，经过12小时可实现100％完全愈合。

目录

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摘要

第一章绪论

1．1自愈合弹性体概述

1．2本征型自愈合弹性体

1．2．1基于DA反应的热响应型自愈合弹性体

1．2．2π-π堆积自愈合弹性体

1．2．3金属配位型自愈合弹性体

1．2．4主-客体作用

1．2．5氢键型自愈合弹性体

1．3多层共价网络自愈合体系

1．4自愈合超分子纳米复合材料

1．5本课题研究的目的与意义、主要内容及创新之处

1．5．1本课题研究的目的与意义

1．5．2本课题研究的主要内容

1．5．3本课题研究的创新之处

第二章实验部分

2．1实验原料及试剂

2．2实验仪器及设备

2．3样品合成及制备

2．3．2自愈合弹性体SE-C-x／y的制备

2．3．3自愈合弹性体合成路线

2．4测试方法与表征手段

2．4．1自愈合弹性体结构表征

2．4．2拉力测试和自愈合性能表征

第三章不同尿素含量自愈合弹性体SE-w的性能表征

3．1不同尿素含量的自愈合弹性体SE-w的FT-IR分析

3．2不同尿素含量的自愈合弹性体SE-w的1H-NMR分析

3．3不同尿素含量的自愈合弹性体SE-w的DSC分析

3．4不同尿素含量的自愈合弹性体SF-w的XRD分析

3．5不同尿素含量的自愈合弹性体SE-w的力学分析

3．6不同尿素含量的自愈合弹性体SF-w的自愈合性能分析

3．7本章小结

第四章不同癸二酸／衣康酸比例自愈合弹性体SE-x／y的性能表征

4．1不同癸二酸／衣康酸摩尔比自愈合弹性体SE-x／y的FT-IR分析

4．2不同癸二酸／衣康酸摩尔比自愈合弹性体SE-x／y的1H-NMR分析

4．3不同癸二酸／衣康酸摩尔比自愈合弹性体SE-x／y的DSC分析

4．4不同癸二酸／衣康酸摩尔比自愈合弹性体SE-x／y的XRD分析

4．5自愈合弹性体机理分析

4．6不同癸二酸／衣康酸摩尔比自愈合弹性体SE-x／y的力学分析

4．7不同癸二酸／衣康酸摩尔比自愈合弹性体SE-x／y的自愈合性能分析

4．8本章小结

第五章不同癸二酸／衣康酸比的交联型自愈合弹性体SE-C-x／y的性能表征

5．1交联型自愈合弹性体SE-C-x／y的FT-IR分析

5．2交联型自愈合弹性体SE-C-x／y的1H-NMR分析

5．3交联型自愈合弹性体SE-C-x／y的DSC分析

5．4交联型自愈合弹性体SE-C-x／y的XRD分析

5．5交联型自愈合弹性体机理分析

5．6交联型自愈合弹性体SE-C-x／y的力学分析

5．7本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

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