HDPE/PET热致形状记忆合金的制备与性能研究

论文摘要

热致形状记忆高分子材料作为一种新型的功能材料近年来受到了广泛关注,本论文从高分子材料设计和改性的角度出发,采用高密度聚乙烯（HDPE）/聚对苯二甲酸乙二酯（PET）为基体树脂,分别以乙烯—丙烯酸丁酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元共聚物（EBAGMA）和自制HDPE-g-GMA、HDPE-g-(GMA-co-SO作为HDPE/PET共混合金的反应性增容剂,采用熔融挤出法制备了热塑性HDPE/PET热致形状记忆高分子合金。通过对材料形状记忆性能、力学性能、加工流变性能、热性能的测试,并借助动态力学分析（DMA）、扫描电镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）、红外光谱分析（FTIR）等分析手段,研究了基体配比、增容剂含量、增容剂种类等因素对体系形状记忆性能和基本性能的影响及其与形态结构之间的关系。在HDPE/PET/EBAGMA共混合金体系中,EBAGMA通过其分子链上的环氧基团与PET中的端羟基和端羧基发生了化学反应,达到了原位增容HDPE/PET共混体系的目的,显著提高了合金的形状记忆性能和力学性能,改善了形态结构和熔体加工性能,并且保持了较好的耐热性。研究表明,HDPE/PET/EBAGMA共混合金的最佳配比为90/10/5,使材料的缺口冲击强度提高了近400%,拉伸强度与断裂伸长率分别提高了25%和50%:当EBAGMA含量为5phr时,PET含量宜在基体的5wt%-20wt%为佳,其形变回复率均达95%以上,且形变回复响应温度（约130℃）对应于HDPE的熔点。在HDPE/PET/HDPE-g-GMA共混合金体系中,通过熔融接枝法制备了增容剂HDPE-g-GMA和HDPE-g-（GMA=co=St）,并借助FTIR证实了接枝结构的存在。研究表明,采用GMA/St混合单体接枝HDPE比GMA单组份单体具有较高的接枝率,其对合金的增容效果较佳,使体系的形状记忆性能、力学性能、加工性能及形态结构都得到一定程度的改善,因此,HDPE/PET/HDPE-g-（GMA-eo-St）共混合金的综合性能优于HDPE/PET/HDPE-g-GMA共混合金。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 形状记忆高分子材料概述
• 1.2 TSMP的记忆机理和理论分析
• 1.2.1 记忆机理
• 1.2.2 理论分析
• 1.3 TSMP的研究现状
• 1.3.1 热固性TSMP
• 1.3.2 热塑性TSMP
• 1.4 TSMP的应用及发展前景
• 1.4.1 TSMP的应用
• 1.4.2 TSMP的潜在应用
• 1.4.3 TSMP的发展趋势
• 1.5 PE/PET共混合金的研究现状
• 1.5.1 共混改性概述
• 1.5.2 PE、PET及其共混合金的基本性能
• 1.5.3 增容技术的研究现状
• 1.6 本论文的研究内容
• 1.7 本论文的研究目的与意义
• 2 材料与方法
• 2.1 原料与设备
• 2.1.1 主要原料
• 2.1.2 主要设备
• 2.2 试样制备
• 2.2.1 HDPE/PET/EBAGMA共混合金试样的制备
• 2.2.2 HDPE/PET/HDPE-g-GMA共混合金试样的制备
• 2.3 分析与性能测试
• 2.3.1 接枝率的测定
• 2.3.2 力学性能测试
• 2.3.3 形状记忆性能测试
• 2.3.4 熔体流动速率（MFR）测试
• 2.3.5 加工流变性能测试
• 2.3.6 红外光谱（FTIR）分析
• 2.3.7 动态力学性能（DMA）分析
• 2.3.8 扫描电子显微镜（SEM）表征
• 2.3.9 差示扫描量热法（DSC）分析
• 2.3.10 维卡软化点测试
• 3 结果与讨论
• 3.1 HDPE/PET/EBAGMA共混合金体系
• 3.1.1 HDPE/PET/EBAGMA三元共混合金基体配比的选择
• 3.1.2 HDPE/PET/EBAGMA共混合金的FTIR表征
• 3.1.3 HDPE/PET/EBAGMA共混合金的动态力学性能
• 3.1.4 HDPE/PET/EBAGMA共混合金的形状记忆性能
• 3.1.5 HDPE/PET/EBAGMA共混合金的力学性能
• 3.1.6 HDPE/PET/EBAGMA共混合金的形态结构
• 3.1.7 HDPE/PET/EBAGMA共混合金的加工和流变性能
• 3.1.8 HDPE/PET/EBAGMA共混合金的结晶性能
• 3.1.9 HDPE/PET/EBAGMA共混合金的维卡软化点
• 3.2 HDPE/PET/HDPE-g-GMA共混合金体系
• 3.2.1 HDPE-g-GMA及HDPE-g-（GMA-co-St）的FTIR表征
• 3.2.2 不同接枝单体对转矩、熔体流动速率和接枝率的影响
• 3.2.3 自制增容剂对HDPE/PET共混合金动态力学性能的影响
• 3.2.4 自制增容剂对HDPE/PET共混合金形状记忆性能的影响
• 3.2.5 自制增容剂对HDPE/PET共混合金力学性能的影响
• 3.2.6 自制增容剂对HDPE/PET共混合金形态结构的影响
• 3.2.7 自制增容剂对HDPE/PET共混合金流变性能的影响
• 3.2.8 自制增容剂对HDPE/PET共混合金维卡软化点的影响
• 3.3 不同增容剂增容的HDPE/PET共混合金性能的比较
• 3.3.1 不同增容剂对HDPE/PET共混合金形状记忆性能的影响
• 3.3.2 不同增容剂对HDPE/PET共混合金力学性能的影响
• 3.3.3 不同增容剂对HDPE/PET共混合金形态结构的影响
• 3.3.4 不同增容剂对HDPE/PET共混合金流变性能的影响
• 3.3.5 不同增容剂对HDPE/PET共混合金维卡软化点的影响
• 4 结论
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 8 致谢