摘要
形状记忆高分子聚合物（SMP）是一种特殊的形状记忆材料，其研究始于上世纪八十年代，因它具有综合性能优异、实用价值高、成本低等优点而得到迅速的发展。聚降冰片烯（PNB），呈白色粉末状，其分子量高达300万，分子链之间的相互缠结构成了材料的固定相，用来保持其初始形状。分子链由于温度变化而产生的玻璃态至橡胶态的玻璃化转变做为可逆相，这两相使得PNB具有优异的形状记忆性能。为进一步拓展PNB的应用，以及丰富其理论研究，本论文选用PNB作为研究基体，采用无转子硫化仪（MDR）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射（XRD）等仪器探究不同种类与不同程度的化学交联网络，以及功能性填料形成的导电网络等对PNB材料形状记忆性能的影响，并探究形状记忆机理，拓宽其形状记忆响应方式。 形状记忆材料在保证优异形状记忆性能的同时也要兼具良好的力学性能，以延长其使用寿命。普通填料在PNB内部的分散较差，因此我们创新性的在PNB中加入间苯二酚预聚体（HT1005）与甲醛给予体（HMMM），通过原位固化反应生成的体型酚醛树脂网络与PNB内部物理缠结网络共同构筑双重网络结构。研究结果表明，少量的酚醛树脂网络在提高PNB复合材料力学性能的同时，也保证了复合材料优异的形状记忆性能。 为进一步探究不同类型交联网络对PNB形状记忆性能的影响，通过加入不同用量的硫黄和过氧化二异丙苯（DCP），使交联剂在PNB内部构筑两种不同类型的化学交联网络，引入“类互穿网络”。研究发现，DCP交联后产生的碳碳交联键键长较短，键能大，并且相邻双键加成聚合后形成聚集体结构，这对DCP交联的PNB复合材料力学性能产生不利影响。含硫交联键键长较长，键能较小，在大应变下承载外力的能力强，赋予硫黄交联的PNB复合材料以优异的力学性能，也保证其在形状记忆测试中熵弹恢复时能够提供充足的恢复力，形状恢复率高，材料具有更好的形状记忆性能。 为拓展PNB材料的电致形状记忆效应，以PNB做为基体材料，加入导电炭黑以及碳纤维制得的复合材料均表现出电热双致形状记忆性能。同导电炭黑相比，由于碳纤维自身具有较高的强度和模量，这使得其制备得到的复合材料具有更加优异的力学性能。但碳纤维用量不能过少，否则无法提供很好的力学支撑。碳纤维在PNB内部的分散性较差。因此，碳纤维形成的导电网络没有导电炭黑形成的完善，少量的导电炭黑在保证复合材料具有优异力学性能的同时也兼具电致形状记忆性能。
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