摘要
生产生活中很多在材料在使用过程中，由于外力或温度的变化，会产生各种裂纹和损伤，材料的机械性能将会降低，使得材料的使用寿命受限。自愈合高分子材料模拟了自然生物受伤后的自我修复原理。目前，研究报道集中在低温下的自修复材料，因而在高温环境下提高材料的自修复性能具有重要的战略意义。形状记忆聚酰亚胺（SMPI）是机械性能高、耐化学、耐高低温的智能高分子材料，在高温驱动器及民用航空、工业和军事等领域应用。氧化锌（ZnO）在金属氧化物中，它是一种导热系数高的多功能无机半导体，是一种常见的化学添加剂。POSS是一种新型纳米材料，分子刚性大、热稳定性高、具有抗氧化性，常用于材料改性。本文将SMPI分别与氧化锌和POSS进行复合，保持聚酰亚胺优异性能的同时，以期制备出适应高温环境并且能快速、多次自修复的高分子材料。有望应用于航空航天，电子设备等前瞻性领域。 本文采用原位聚合法以4,4′-二（4-氨基苯氧基）联苯（BAPB）和3,3′,4,4′-二苯醚四甲酸二酐（ODPA）为单体制备SMPI基体。通过原位合成法加入乙酰丙酮锌在基体中引入氧化锌（ZnO），避免了粒子在基体中的团聚。将其引入到聚酰胺酸（PAA）中，经过梯度固化升温制备出SMPI/ZnO复合材料。较纯SMPI基体，复合材料的Tg升高到283℃，硬度升高至25.547Hv，热机械性能，形状记忆性能等得到明显提升。在高温下SMPI/3wt%ZnO具备优异的自修复性能，偏光显微镜定性观测表明，复合材料可以连续划伤-修复6次，自愈时间短至1s，修复后具备高回复应力。自修复性能机理归结为形状记忆辅助自愈（SMASH）和氧化锌纳米粒子在SMPI中的迁移运动。 本文采用直接引入法将含有不同R基的POSS加入到SMPI中，制得SMPI/EP-POSS材料，对其进行表征测试。结果表明，复合材料比SMPI基体的热机械性能、形状记忆性能明显得到增强，储能模量升高至3270.00MPa，相比于纯SMPI增加了15.5%。本文证明了在基体SMPI中引入EP-POSS纳米粒子明显增强SMPI的自修复性能，当EP-POSS含量为5mass%时，复合材料具备最佳的自修复性能。偏光显微镜定性观测表明，复合材料可以连续划伤-修复多达20次，自愈时间较短，多次修复后具备高回复应力。SMPI/5wt%POSS-1的自修复性能机理是通过形状记忆辅助自愈（SMASH）和EP-POSS纳米粒子的迁移作用共同实现的。
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