利用海泡石纤维提高聚氨酯的机械性能和形状记忆特性

          形状记忆聚合物是一种“智能”的材料，它可以在某种外部刺激下（例如加热），从变形状态回复到原来的形状。形状记忆聚氨酯（SMPU）便是这样的聚合物，它在许多领域展现出了潜在的价值，包括医药、电子、包装和纺织领域等。形状记忆聚氨酯由交替的硬链段和软链段组成，这种材料表现出结合分子设计的灵活性、大的变形以及良好的加工性。但是，它的拉伸模量和形状保持率仍然需要加以改进。   

       在基质中加入纳米填料已经成为改善聚合物机械性能的有效方法。事实上，先前的研究也已表明，形状记忆聚氨酯也可以通过这种方式完成改善，例如，使用碳纳米管、石墨烯、几丁质、纤维素纳米晶体等作为纳米填料。然而，要想同时提高SMPU的拉伸弹性模量和形状保持率，添加以上的填料是做不到的。      

在经过多次试验，相关人员已经证明，海泡石（纤维状水合硅酸镁矿）可用来提高聚氨酯的机械性能和热稳定性，其原因是海泡石和聚氨酯之间的强相互作用。但是，海泡石纤维对SMPU软链段的结晶以及记忆特性的影响还没有进行过研究。因此，相关研究人员准备了海泡石改性的形状记忆聚氨酯，来研究掺入的海泡石对聚氨酯结构的影响。使聚（ε己内酯）、1,4-丁二醇与4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯发生反应，然后在相同的样本中加入不同质量分数的海泡石（最高为5％），从而得到SMPU复合物。他们给样本命名为SMPU-X，其中X为海泡石相对于所述聚氨酯的重量分数。然后，他们进行了一系列的测试（即：动态力学分析、差示扫描量热法、X射线衍射和偏光显微镜观察）来表征所得复合材料的结构和性能。 结果显示，所得复合材料的拉伸模量比那些常规的形状记忆聚氨酯复合材料（不含海泡石）要高。此外还发现，拉伸模量随海泡石含量的增加而增加，并且在两份样品之间有一个特别大的跳跃。由于海泡石纤维与聚氨酯之间的强相互作用，我们能够实现它们在SMPU基质内的均匀分散。复合材料的界面相互作用（海泡石和SMPU之间）因此增加，这意味着在拉伸过程中，海泡石起了很重要的应力传递作用。因此，结果表明，加入海泡石对于提高聚氨酯弹性体的弹性模量（拉伸强度）是有益的。

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