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西安交大张彦峰研究员和西北工大顾军渭教授合作开发一种新型廉价可回收利用自修复形状记忆高分子材料
2019-05-06  来源:中国聚合物网

  西安交通大学张彦峰研究员与西北工业大学顾军渭教授在《ACS Macro Letter》期刊上联合发表了题为“Tunable and Processable Shape-memory Materials Based on Solvent-Free, Catalyst-free Polycondensation between Formaldehyde and Diamine at Room Temperature”的研究论文(ACS Macro Lett., 2019, 8, 582-587)。论文共同第一作者为西安交通大学理学院雷恒鑫和中国工程物理研究院王胜男,西安交通大学张彦峰研究员和西北工业大学顾军渭教授百姓彩票注册为本文的共同通讯作者。

百姓彩票注册 图1 a)半缩胺醛动态交联网络的合成机理;b)可塑性热固树脂的热压加工成型过程。

  传统热固性树脂具有高度稳固的共价键交联结构很难实现再加工利用,因而造成极大的环境污染。相反,具有动态复组性的可逆动态共价键能够赋予交联聚合物优良的可加工性、回收性和其他优异的性能,使其在航空航天、生物医学和建筑等领域拥有更大的应用潜力。

  本论文利用二胺与甲醛之间一步缩合反应制备了一种半缩胺醛动态共价网络(HDCN),该反应具有无需催化剂、反应快、100%原子利用率、原料易得且室温即可反应的特点。制备得来的热固树脂摘用粉碎-热压的方法可以进行可塑加工,且成型的样品具有优良的形状记忆性能、自修复性能、可循环回收和耐溶剂性。其中,利用4,4’-二氨基二苯甲烷(MDA)与甲醛制备的HDCN具有较强的力学性能:其杨氏模量和拉伸强度分别为1.6 GPa和60 MPa;同时它的形状回复率能够达93.5%,自修复后材料的力学性能能够复原至修复前的95%以上。另外,通过向体系中引入不同含量的聚醚胺(PEDA)能够调剂材料的力学性能同时改变加工条件。当PEDA的摩尔含量为胺总量的30%时,其杨氏模量和拉伸强度仍旧能保持在0.8 GPa和35 MPa之上;并且,其形状复原速率较纯MDA体系明显加快:30 s内就可以完成形状的复原,同时形状回复率仍能保持在95%。

图2 a)MDA与甲醛反应体系得来的树脂宏观形状记忆过程;b)DDM与体系通过动态机械分析(DMA)得来的形状复原结果;c)MDA体系得来的材料的自修复过程;d)修复前后材料的拉伸应力-应变曲线及力学数据。 e)加入不同含量PEDA后得来的树脂的拉伸应力-应变曲线;f)含有不同含量PEDA的树脂的杨氏模量和拉伸强度。

  该研究工作得来了国家自然科学基金(NOs. 51873170, 21604067, 51803165, 21805257),西安交通大学“青年拔尖计划”和西安市科技局复点实验室建设项目(201805056ZD7CG40)的资助。

  论文信息及链接:

  Hengxin Lei,? Shengnan Wang,? Der Jang Liaw, Yilong Cheng, Xutong Yang, Jidong Tan, Xingxing Chen, Junwei Gu,* and Yanfeng Zhang*. Tunable and rocessable Shape-memory Materials Based on Solvent-Free, Catalyst-free Polycondensation between Formaldehyde and Diamine at Room Temperature. ACS Macro Lett., 2019, 8, 582-587.

  

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(责任编辑:xu)
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