Fe3O4-PDA改性熱可逆聚氨酯的制備及多重響應(yīng)自修復(fù)行為研究

Fe3O4-PDA改性熱可逆聚氨酯的制備及多重響應(yīng)自修復(fù)行為研究Fe3O4/PDA改性熱可逆聚氨酯的制備及多重響應(yīng)自修復(fù)行為研究

摘要：熱可逆聚氨酯具有獨特的熱變形和自修復(fù)特性，對于制備具有多重響應(yīng)功能的聚氨酯材料具有重要意義。本研究通過Fe3O4/PDA改性熱可逆聚氨酯的制備及多重響應(yīng)自修復(fù)行為研究，系統(tǒng)研究了材料的制備方法、材料的結(jié)構(gòu)特性以及多重響應(yīng)自修復(fù)行為。研究結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4/PDA改性熱可逆聚氨酯具有較高的力學(xué)性能、熱變形性能和自修復(fù)性能。本研究為制備多功能材料提供了一種新的途徑。

1.引言

自修復(fù)材料是一類具有獨特功能的新材料，可以在受損后自動修復(fù)。熱可逆聚氨酯是一種具有自修復(fù)性能的材料，可通過加熱來恢復(fù)其原有的形狀和性能。然而，傳統(tǒng)的熱可逆聚氨酯材料的自修復(fù)能力有限，且很難實現(xiàn)多重響應(yīng)功能。因此，研究制備具有多重響應(yīng)自修復(fù)行為的熱可逆聚氨酯材料具有重要意義。

2.實驗方法

2.1材料制備

本實驗采用共沉淀法制備Fe3O4納米顆粒，并利用氧化聚苯胺（PDA）修飾Fe3O4納米顆粒表面。然后，將修飾后的Fe3O4納米顆粒與聚氨酯預(yù)聚體進(jìn)行共混反應(yīng)，制備Fe3O4/PDA改性熱可逆聚氨酯。

2.2材料表征

利用掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）對樣品的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察和分析。利用熱重分析儀（TGA）研究樣品的熱穩(wěn)定性。使用萬能試驗機(jī)測試樣品的力學(xué)性能。利用熱解析儀（DSC）對樣品的熱變形性能進(jìn)行研究。

2.3自修復(fù)行為研究

將制備的樣品在室溫下切割成兩片，并將兩片樣品貼合在一起。然后，將貼合的樣品加熱到一定溫度，觀察修復(fù)效果。利用紅外光譜儀（IR）分析修復(fù)后樣品的化學(xué)結(jié)構(gòu)變化。

3.結(jié)果與討論

通過SEM和TEM觀察發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e3O4納米顆粒均勻分散在PDA中，并且PDA層均勻包覆在Fe3O4納米顆粒表面。TGA結(jié)果顯示，F(xiàn)e3O4/PDA改性熱可逆聚氨酯具有較高的熱穩(wěn)定性。萬能試驗機(jī)測試結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4/PDA改性熱可逆聚氨酯的機(jī)械性能得到了顯著提高。DSC結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4/PDA改性熱可逆聚氨酯具有較高的熱變形溫度和熱釋放能力。

自修復(fù)實驗結(jié)果顯示，當(dāng)樣品加熱到一定溫度時，切割處的樣品會自動修復(fù)。IR分析結(jié)果表明，修復(fù)后的樣品的化學(xué)結(jié)構(gòu)與初始樣品相近。

4.結(jié)論

本研究成功制備了Fe3O4/PDA改性熱可逆聚氨酯，并研究了其多重響應(yīng)自修復(fù)行為。研究結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4/PDA改性熱可逆聚氨酯具有良好的力學(xué)性能、熱變形性能和自修復(fù)性能。這種材料能夠在受損后自動修復(fù)，具有較高的熱穩(wěn)定性和熱釋放能力。本研究為制備多功能材料提供了一種新的途徑。進(jìn)一步研究可以探索該材料在可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力本研究成功制備了Fe3O4/PDA改性熱可逆聚氨酯，并通過SEM、TEM、TGA、萬能試驗機(jī)和DSC等方法對其性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4納米顆粒均勻分散在PDA中，PDA層均勻包覆在Fe3O4納米顆粒表面，且Fe3O4/PDA改性熱可逆聚氨酯具有較高的熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能。自修復(fù)實驗顯示，樣品在一定溫度下能夠自動修復(fù)，修復(fù)后的樣品的化學(xué)結(jié)構(gòu)與初始樣品相近。因此，該材料具有良好的力