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多形转变形状记忆高分子材料是目前形状记忆材料研究的前沿领域,它能够在一个形状记忆周期中记忆多个暂时形状,从而实现可控的多级形状回复。本论文基于互穿聚合物网络与AB型聚合物共网络结构中分子运动受限所造成的分子松弛滞后,分别设计合成了具有宽玻璃化转变温度的聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙二醇半互穿网络(PMMA/PEG semi-IPN)和聚甲基丙烯酸甲酯—聚己内酯共价交联的AB型共网络(PMMA-PCL CPN);运用IR、DSC、DMA等方法研究了这两种具有特征结构的高分子网络的组成结构、热性质以及力学性能;利用宽玻璃化转变温度产生的温度记忆效应对形状记忆转变温度的调控,实现了这两种高分子材料的多形转变形状记忆新功能;考察了温度记忆效应与多形转变形状记忆效应之间的影响规律,并初步探讨了多形转变形状记忆的分子机理。
基于PMMA/PEG半互穿网络结构,设计制备了集宽玻璃化转变与结晶相于一体的多形转变形状记忆高分子;利用该半互穿网络产生的两个可逆相转变(半互穿网络的宽玻璃化转变与PEG晶相的结晶-熔融转变)所带来的多级转变温度,首次实现了高分子材料的五形转变形状记忆效应,使其能够在一个形状记忆周期中记忆五个不同的形状。
利用在分子水平上共价交联的PMMA-PCL共网络结构,设计制备了具有宽玻璃化转变温度的多形转变形状记忆高分子;将共网络单一的宽玻璃化转变所提供的梯度化Tg作为多级转变温度,实现了在同一形状记忆周期中从两形到四形的多形转变形状记忆效应,并具有优异的形状记忆性能。
发现PMMA/PEG半互穿网络与PMMA-PCL共网络在其宽玻璃化转变范围内具有温度记忆效应,使其能够记忆赋形时的温度;并且正是温度记忆效应对形状记忆转变温度的调控才使这两种材料可以利用单一的玻璃化转变相来实现多形转变形状记忆效应,同时具有温度记忆效应的特征温度与实现多形转变形状记忆的多级转变温度在本质上是相同的。
首次从上述两种高分子网络结构中分子运动受限的角度出发,提出了关于多形转变形状记忆效应的分子机理。