氧化石墨烯-热可逆自修复聚氨酯复合材料的制备及性能研究

以糠胺和双马莱酰亚胺为Diels-Alder(DA)反应单体,通过两步合成法合成热可逆DA反应自修复聚氨酯(DA-PU);以商用单层氧化石墨烯(GO)为原料,先将GO溶解在二甲基甲酰胺中,然后通过溶液共混和流延成膜工艺将氧化石墨烯引入到DA-PU体系中制备GO-DA-PU复合膜,研究了复合膜的微观结构、热学、力学和红外热修复性能等。结果表明:GO在复合膜中可实现均匀分布,GO改善了复合膜的导热性能,含有3%GO的复合膜具有最高的导热系数,约为0.364W/(m·K),是纯TPU膜的导热系数的2.26倍,而且在红外光照1min下复合膜的温度可升至139.9℃,约为纯DA-PU膜温度的1.93倍;GO改善了复合膜的拉伸强度,但降低了柔韧性;随着复合膜中GO含量增加,修复效率先增加而后下降,含有1%和3%GO的复合膜经红外光照修复5min的修复效率分别为94%和96%,红外光照10min可实现完全修复,且拉伸强度高于未有划痕的样品;随着自修复次数的增加,纯DA-PU膜和复合膜的修复效率均下降,但是复合膜的修复效率仍然较纯DA-PU膜的修复效率高;纯DA-PU膜和含有1%和2%GO的复合膜的红外热修复的第一次修复效率分别为95%、103%和105%,第五次修复效率分别为78%、82%和86%,说明GO改善了DA-PU多次自修复能力。

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。