热可逆自修复聚合物研究进展

自修复聚合物是一类可利用自身结构内部的可逆反应或者大分子扩散来完成对微裂纹自修复的物质。在众多的自修复方式中，热刺激是最快捷和应用最多、最广的方式。针对目前火药的加工条件，结合近年来自修复聚合物的研究状况，对60 ℃以下通过热刺激响应实现自修复，且具有一定力学强度的聚合物黏结剂材料进行综述。自修复聚合物主要分为动态共价键自修复和基于非共价键的超分子自修复，分别对其自修复机理、制备方法和目前的研究进展进行了阐述，为其在含能材料中的应用提供参考。     

聚合物基复合材料自修复的研究进展

复合材料的自修复功能已成为智能材料研究的重点之一。自修复主要包括外援型自修复和本征型自修复,外援型自修复种类主要包括微胶囊型、中空纤维型以及微脉管型自修复;本征型自修复主要包括可逆共价键和可逆非共价键自修复。系统地阐述了这几种典型自修复方法的研究进展及其优势和不足,展望了自修复复合材料的发展及应用前景。     

聚合物基自修复材料研究进展

聚合物基自修复材料是以聚合物为基体的,在受外界作用后能做出自我诊断,并对裂纹或损伤能进行一定程度修复的复合材料。本文介绍了聚合物基自修复复合材料的体系构成及分类,介绍各类修复体系的研究进展并分析比较其优劣,从中指出现有研究的不足及发展趋势。     

热可逆自修复聚氨酯及其复合材料的研究进展

随着现代工业发展对材料性能的要求不断地提高,聚氨酯也正朝着智能化、功能化等方向发展,其中赋予聚氨酯材料自修复功能是推进其智能化方向的一个重要课题之一。目前自修复聚氨酯材料研究已取得一系列卓有成效的研究成果,其中在聚氨酯材料分子链主链引入热可逆Diels-Alder(DA)共价键以及在传统聚氨酯材料中引入纳米碳材料(如碳纳米管、石墨烯)成为研究热点。然而,目前热可逆DA反应的自修复聚氨酯还存在力学性能稍差、修复效率不高且修复效率随修复次数的增加迅速下降等问题,以及纳米碳材料需经改性才能引入等复杂工艺过程。从光可逆共价键修复体系和热可逆共价键修复体系两个方面简述本征型自修复体系,再从热可逆DA自修复聚氨酯体系和热可逆DA自修复聚氨酯复合材料体系两个方面综述国内外研究进展。     

可拉伸环氧聚合物的制备与修复性能EI北大核心CSCD

采用不同摩尔比的辛二醇缩水甘油醚(OCG)和含呋喃-马来酰亚胺可逆共价键的环氧缩水甘油醚(FDB)的单体混合物与等当量的聚醚胺(D230)制备了一系列含有可逆共价键的环氧聚合物材料。通过红外光谱、差示扫描量热、热分析、扫描电镜、力学性能测试和光学显微观察等研究了OCG/FDB摩尔比对环氧聚合物热性能、力学性能和修复性能的影响。结果表明,环氧聚合物的玻璃化转变温度随着OCG/FDB摩尔比的增加而降低,拉伸模量、断裂伸长率和低温(70℃)修复率出现先升高后降低的趋势;当n(OCG)/n(FDB)=1.5时,拉伸模量达到(9.57±0.12)MPa,断裂伸长率达到315.8%±3.9%,修复率达到78.86%±6.17%。所制备的环氧聚合物同时具有较高的拉伸性能和较好的修复性能。     

含光可逆C-C键自修复聚氨酯的制备和性能

为实现聚氨酯的光诱导自修复,采用4,4-二羟基二苯甲酮(DHBP)和2-溴乙醇为主要原料,经过Williamson醚化等多步反应,合成一种末端带4个醇羟基的四苯基芳香片呐醇单体(THETPED);然后,以其为交联剂,通过与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚乙二醇(PEG)的加成聚合反应,制备了含光可逆C-C键的聚氨酯薄...     

高分子材料自修复机理的研究进展

综述了高分子材料自修复的各种机理:基于微胶囊和液芯纤维的第一代自修复高分子;基于类毛细血管结构的第二代自修复高分子;基于可逆共价键的分子自修复机理;基于可逆非共价键的分子自修复机理;基于纳米粒子和离聚物的自修复机理;以及外力感应型自修复机理。重点介绍了各种机理的化学过程、特点和自修复效率。最后,展望了自修复高分子材料的发展前景。     

基于Diels-Alder反应的自修复环氧树脂的制备和修复行为

先使环氧氯丙烷与糠胺反应合成含有呋喃环的双环氧基糠基缩水甘油胺(DGFA),再与双马来酰亚胺发生Diels-Alder(DA)反应制备出热可逆自修复环氧树脂EP-DA。用FT-IR表征了EP-DA的化学结构和热可逆性。模拟了实际使用过程中环氧树脂受到冲击破环而内部产生裂纹、进行热处理使裂纹愈合实现了材料的自修复过程。根据宏观定性观察和弯曲载荷恢复的定量测量,证实了这种环氧树脂具有良好的自修复性能且可实现多次破坏的自修复。这种环氧树脂具有优异的再加工性能,可实现废旧环氧树脂的回收再利用。     

自修复聚合物的制备与应用研究进展

聚合物暴露于外部环境(光照、紫外线、热)之中会受到破坏,降低材料的性能以及使用寿命。自修复是人们模仿生物体损伤愈合的概念,解决材料损伤、延长材料使用寿命的新方法。针对近年来自修复聚合物材料的研究情况,文中根据自修复机理将其分为共价键自修复材料、超分子自修复材料两类,分别阐述了它们的化学原理与制备方法。在此基础上,对自修复性质的多样性,如形状自修复、导电性自修复、疏水性自修复、顺磁性自修复等应用性质进行综述。最后,展望了自修复聚合物材料的发展方向,指出纳米粒子、石墨烯等新颖的自修复方法已经崭露头角,有望从材料的堆积结构层次上完善并提高聚合物的自修复性能。     

基于热可逆Diels-Alder动态共价键PU-DA体系的制备和性能

使高度柔性的聚四氢呋喃二醇(PTMG)基材与糠基缩水甘油醚-2-呋喃甲胺(FGE-FA)反应得到四元呋喃结构的聚氨酯预聚物,再将其与含亲双烯体结构的双马来酰亚胺反应制备出高密度Diels-Alder(DA)动态共价键结构的自修复聚氨酯(PU-DA)。用FTIR、DSC和OM表征PU-DA的结构,用电子万能试验机测试了PU-DA的性能。结果表明：在PU-DA中引入了DA动态共价键后, 其正、逆反应温度分别为70℃和132℃;PU-DA具有良好的重塑性、溶胀溶解性和多次自修复性能。受损试样在70℃修复4 h裂纹即基本愈合,第一次修复率可达94.8%,三次修复率仍高于70%。     

Self-Healing Polymers Based on Coordination Bonds

Self-healing ability is an important survival feature in nature, with which living beings can spontaneously repair damage when wounded. Inspired by nature, people have designed and synthesized many self-healing materials by encapsulating healing agents or incorporating reversible covalent bonds or noncovalent interactions into a polymer matrix. Among the noncovalent interactions, the coordination bond is demonstrated to be effective for constructing highly efficient self-healing polymers. Moreover, with the presence of functional metal ions or ligands and dynamic metal–ligand bonds, self-healing polymers can show various functions such as dielectrics, luminescence, magnetism, catalysis, stimuli-responsiveness, and shape-memory behavior. Herein, the recent developments and achievements made in the field of self-healing polymers based on coordination bonds are presented. The advantages of coordination bonds in constructing self-healing polymers are highlighted, the various metal–ligand bonds being utilized in self-healing polymers are summarized, and examples of functional self-healing polymers originating from metal–ligand interactions are given. Finally, a perspective is included addressing the promises and challenges for the future development of self-healing polymers based on coordination bonds.     

高强度自修复聚氨酯弹性体的制备及性能

针对自修复材料力学性能和自修复性难以兼顾的问题,采用传统预聚体法,引入含双硫结构的交联剂,制备得到既具有一定力学强度、又具有良好自修复性的聚氨酯弹性体。采用红外光谱进行化学结构表征;采用邵氏硬度计进行硬度测定;采用万能力学试验机考察了不同条件下的自修复效率;通过三维视频显微镜和拍照记录弹性体自修复过程;采用热重分析仪对样品进行热性能表征。结果表明,双硫键被成功引入弹性体中,弹性体邵氏硬度大多可达50 HA以上。升高温度和延长时间都能提高弹性体的自修复效率:24 h时,自修复效率从25 ℃的31.3%升高到80 ℃的99.5%;在80 ℃下,自修复效率从2 h的48.4 %提高到24 h的99.5%。双硫交联剂质量分数的增加也有利于自修复,弹性体的自修复效率从PUSS 3的54.5%提高到PUSS 6的99.5%。热重分析显示,弹性体的热稳定性随双硫质量分数的增加而略有下降,但所有弹性体的5%热失重温度都高于265.0 ℃。     

自修复环氧胶粘剂分子设计

在自修复聚合物复合材料中,修复剂黏度和高聚物强度是保证自修复过程实现的重要因素。文中以合成用于自修复材料的环氧树脂微胶囊为目的,在双酚A型环氧树脂(E-51)中加入稀释剂正丁基缩水甘油醚(BGE)降低黏度,采用傅里叶红外(FT-IR)分析稀释剂对环氧胶粘剂与微胶囊咪唑类固化剂交联反应的影响,表征了在固化过程中稀释剂参与环氧胶粘剂与咪唑类固化剂的交联反应;使用差示扫描量热(DSC)技术对该固化反应进行动力学研究,确定出稀释剂的最佳用量;通过拉伸实验测定了环氧树脂固化产物的强度,表明BGE的加入增强了环氧树脂的胶粘性能。     

可逆热致变色材料

本文就可逆热致变色材料的研究现状和发展趋势进行概述，重点介绍了可逆热致变色材料的组成，特性，变色机理及其应用。     

外援型自修复体系及其在环氧基复合材料中的应用

聚合物基自修复材料是近年来国内外的研究热点。根据自修复过程是否需要外加修复剂,聚合物基复合材料自修复方法主要分为外援型自修复和本征型自修复。外援型自修复体系主要包括双环戊二烯修复体系、环氧基修复体系、硫醇基修复体系、甲基丙烯酸缩水甘油酯修复体系、马来酰亚胺修复体系等。着重介绍了这几种自修复体系及其在环氧基复合材料中的应用,并展望了外援型自修复体系在聚合物基复合材料的应用前景及发展方向。     

光引发自修复聚合物材料研究进展EI北大核心CSCD

综述了近几年来光引发自修复聚合物材料的研究进展。根据自修复机理的不同,光引发自修复方法可分为基于光交联反应的自修复、光置换反应自修复和光致超分子反应自修复。文中重点论述这3种自修复方法中涉及的材料的设计、光引发机制和自修复机理,并对光引发自修复聚合物材料的发展前景进行了展望。