形状记忆环氧树脂的研究进展

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1、形状记忆环氧树脂的研究进展摘要：本文主要描述了形状记忆环氧树脂的一些研究进展。涉及到了形状记忆环氧树脂的一些制备方法和不同的形状记忆环氧树脂体系的形状记忆行为。本文还介绍了两种越来越受到人们关注的形状记忆材料一一形状记忆泡沫材料和复合材料，这两种材料各有着自己独特的优点。关键词：形状记忆环氧树脂，复合材料，泡沫，自我修复上世纪80年代，一类智能聚合物-形状记忆聚合物产生了。形状记忆材料也就是指在外加刺激的条件（如光、电、热、化学、机械等等）经过形变Z后可以冋复到原始形状的具有形状记忆功能的一种材料，它主要分为三大类：形状记忆合金，形状记忆陶瓷和形状记忆聚合物。其屮形状记忆合金是最早被发现的。

2、形状记忆聚合物（ShapeMemoryPolymers,简称SMP）,又被称为形状记忆高分子。在众多SMP-P，环氧树脂基展现出优秀的形状恢攵性能,良好的强度和较强的环境适应性，非常适合于航天航空展开结构方而的研究。在过去二十年里，物理和化学交联的形状记忆聚合物得到了很多的关注，而其中的大多数都集中于形状记忆聚氨酯。环氧树脂在涂料领域应用广泛，它可以做为密封剂，胶粘剂，有着优良的热，力学性能。这也就赋予它形状记忆功能。对这些多功能树脂的研究一直是许多科学家的主题。形状记忆聚合物根据它的回复机理可以分为热致型，电致型，光致型SMP等等。研究得较为深入的是热致型形状记忆聚合物，例如形状记忆环氧树

3、脂。形状记忆环氧树脂的制备往往需要加入固化剂。按照固化体系屮固化剂种类的不同可分为胺类，酸酊类等类型。目前已报道的热固性环氧树脂SMP的固化剂多以胺类固化剂为主。基于环氧树脂DGEBASMEP（缩水甘油瞇双酚）和不同的固化剂DDM制备不同固化效杲的体系。研究发现，以胺类化合物为固化剂的形状记忆环氧树脂的形状记忆效应和固化剂含量是有关系的。随着固化程度的提高，体系的交联密度和玻璃化温度也随Z提高。因此，可以通过控制体系的固化程度来改变玻璃化温度。同时固化剂的类型也影响环氧树脂的记忆行为。恶卩坐烷酮有着优良的热力学性能。恶卩坐烷酮类利用反应法制备形状记忆环氧树脂。它是以甲苯二异氤酸酯（TDI）化

4、合物形成聚恶哩烷酮（PUO）,然后与端疑基聚四氢咲喃（PTMO）反应来形成PU恶哇烷酮形状记忆网络。随着增加它在环氧树脂中的含量，硬段从11%增加到26%、TM也有所减少，微晶尺寸的硬段增加。硬段含量的增加，暗示有序结构的形成。循环拉伸试验证实了恶卩坐烷酮相比聚氨酯有着更为良好的形状记忆性能，它的磁滞现象要比聚氨酯小，但是力学性能却不如聚氨酯。近年来，各种各样制备形状记忆聚合物的方法已经为我们所熟知。通过各种各样的可逆反应，玻璃化转变温度或高或低的形状记忆环氧树脂都可以被制得。PTMO与对疑基苯甲酸的反应形成苯酚封端的聚四氢咲喃，然后聚四氢咲喃再与环氧树脂反应。氧酸酯以前并没有被看做是形状记

5、忆聚合物，但是它和环氧,聚四氢咲喃的混合物却表现出了形状记忆行为。增加PTMO的含量，形变的恢复百分比增加。而高比例的冋复比有利于良好的形状记忆特性。PTMO的含量与形状百分比之间表现一种线性的关系。在高PTMO含量下，形状记忆坏氧树脂可以在最短的时间内达到最高的形状回复。但是在较高的温度下，却容易发生链段松弛。尽管氤酸酯有着优良的热学和力学性能，但是在坏氧树脂里它的含量增加却会不利于形状记忆行为。随着形状记忆环氧树脂的发展，双向记忆效应也受到了越來越多的关注。双向记忆效应是指坏氧树脂能够记住在每个形状记忆周期中的一个临时形状。而三向记忆效应是指可以记忆形变过程中的临时的两个形状，这是一个新

6、的想法，它对以通过在坏氧树脂里增加第二个可逆段来实现。但是比较重要的就是这两个可逆段之间应该有清晰的可分离的温度。形状记忆复合材料（弹性记忆复合材料）也给人们捉供了很大的吸引力，因为它可以提供高形状恢复和良好的机械性能，方便不同的结构应用。由于重量轻，他们在航空航天方面展现了很大的应用。通过碳纤维，玻璃纤维，芳纶纤维或者是超细纤维来增强的形状记忆坏氧树脂表现出了更加优良的刚性。碳纤维增强形状记忆坏氧树脂可以通过树脂传递模塑法制得，它可以在太空中有着广泛的应用。它能够达到95%的形变率并且在350个小时的试验之后还能恢复形变。但是对于这种物质來说一个很大的缺点就是变形。一系列的将冇机蒙脱土添加

7、进形状记忆坏氧树脂复合材料也在太空有很大的应用。研究表明，有机蒙脱土可以提高形状记忆坏氧树脂的韧性，拉伸强度以及在不影响冋复比的情况下减少它的形变恢复时I'bJo185°C下它可以在2分钟之内恢复到原来的形状。同时，随着有机蒙脱土的加入，体系的玻璃化转变温度也冇所提高。形状记忆泡沫材料在近年來也引起了很大的关注。这种材料的主要优点就是在玻璃化转变温度以下储存的时候可以达到非常小的尺寸。尽管形状记忆泡沫材料在太