基于动态Mg^(2+)-吲哚的可修复可回收聚六氢三嗪薄膜的制备及性能

以色胺(Tryp)、聚(丙二醇)双(2-氨基丙醚)(D-400)和多聚甲醛为原料,简单共聚制备一系列吲哚基聚六氢三嗪(IN-PHT)聚合物薄膜材料,将聚合物薄膜用MgCl_(2)水溶液浸泡后烘干,得到Mg^(2+)-吲哚动态交联的聚六氢三嗪(Mg-IN-PHT)薄膜材料。元素分布图证实,Mg^(2+)在聚合物Mg-IN-PHT中存在且分布均匀。利用理论计算模拟、紫外可见吸收光谱法、荧光光谱法等手段证明了Mg-IN-PHT薄膜中Mg^(2+)与吲哚基团间形成了阳离子-π相互作用。通过循环拉伸测试表征了Mg-IN-PHT薄膜的力学性能,测试结果表明,Mg-IN-PHT薄膜具有较强的拉伸强度(16.1 MPa)和韧性(206.2%),明显高于IN-PHT薄膜(11.0 MPa,117.0%)。一方面,阳离子-π动态交联增大了聚合物网络中的交联密度,从而增强了薄膜的强度;另一方面,柔性聚合物网络受到外部刺激时易发生分子链的滑移,“点-面”阳离子-π相互作用可以更容易地形成和解除,能量耗散效果较好,从而提高了材料的韧性。同时研究了薄膜材料的热稳定性变化,结果表明,Mg-IN-PHT薄膜热分解温度(280℃)和玻璃化转变温度T_(g)(-10℃)均高于IN-PHT薄膜的热分解温度(234℃)和T_(g)(-16℃)。另外,动态的“点-面”阳离子-π相互作用赋予了Mg-IN-PHT膜优异的可修复和可回收性能。

聚六氢化三嗪交联聚酰亚胺/石墨烯形状记忆复合材料

以高分散性的氧化石墨烯(GO)作为增强相,通过溶剂挥发、高温环化的方法制备了聚六氢化三嗪交联聚酰亚胺/石墨烯(PI-PHT)形状记忆复合材料。利用核磁、红外光谱、热重分析等对材料的结构和热稳定性进行表征,通过万能试验机对复合材料的力学性能进行测试,通过动态热机械分析仪对热机械性能、形状记忆性能、形状回复力等进行分析。结果表明:引入石墨烯后,复合材料的强度、韧性、热机械性能以及形状记忆性能明显提升,其中当GO的质量分数为5%时,复合材料的拉伸强度和韧性分别达到105.7 MPa和12.4 MJ/m~3(相比未添加GO的PI-PHT分别提高了1.3倍和2倍),并且其形状固定率、回复率和回复应力分别达到了97.2%、92.6%和9.46 MPa。

可循环回收利用的本征导热聚六氢三嗪树脂研究

采用多聚甲醛(PFA)和含有芳香酰胺特殊结构的4,4’-二氨基苯酰替苯胺(DABA)为原料,通过利用分子链间氢键强相互作用向树脂固化网络中引入局域微观有序结构增大声子传播自由程,合成一种新型本征导热聚六氢三嗪热固性树脂(DABA-PHT).通过对树脂预聚过程和机理、固化工艺、导热性能、降解性能及循环回收利用性能的研究表明:水能够作为催化剂有效加速预聚反应、大幅缩短预聚时间,且酰胺N-H键未参与交联反应;DABA-PHT树脂易于合成和加工,且具有良好的力学、耐热、降解和循环回收利用性能,热导率达到0.38 W·m^(-1)·K^(-1),接近普通环氧树脂的2倍,有望用来制备可循环回收利用的高热导率热固性树脂基复合材料.

二苯并冠醚和二苯氧基乙醚结构单元对可降解聚六氢三嗪热固性树脂性能的影响

基于同时含有柔性乙醚和刚性苯环结构的2种芳香二胺单体,4,4’-二氨基二苯并冠醚(DACr)和2,2-双(P-氨基苯氧基)乙醚(BAPE),分别与多聚甲醛经缩聚和热固化制备PHTs膜材料,通过结构表征、热性能分析、拉伸测试、接触角和耐化学试剂性能测试,以及降解性能测试等表征测试手段,探索2种结构单元对聚合物交联结构形成和性能的影响规律.研究结果表明,结构单元刚性与六氢三嗪(HT)环交联结构完善程度相关联且共同决定了PHT膜材料的性能,含柔性的非环状BAPE结构单元的PHT能形成较完整的HT交联结构,体现较高的热稳定性(5%热失重温度为296.8℃)、亲水性和相对较低的酸解程度,含较大刚性的DACr结构单元的PHT膜则具有更高的力学强度(拉伸强度53.6 MPa)、疏水性、耐有机试剂和高酸解程度,其在冰乙酸溶液中降解可获得超过83%收率的原料DACr.2种PHT材料受HT结构完善性和结构单元刚性2种结构因素共同影响,体现出相差不大的玻璃化转变温度(T_(g)分别为117.8和117.9℃).本研究工作为PHT材料结构设计及性能调控提供理论依据经验和借鉴,同时制备所得的PHT材料满足降解要求,具有潜在的应用价值.