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形状记忆聚合物SMP(Shape Memory Polymer)是一类新型的智能高分子材料。与形状记忆合金相比,SMP具有形变量大、赋形容易、形状响应温度便于调整、绝缘性能和加工性能好等优点,因而在外科固定材料、建筑管材连接套管、温敏断电保护器等方面有着广泛的应用。
热致形状记忆高分子是目前SMP中研究和开发最为活跃的领域。它是指在室温以上一定温度变形并能在室温固定形变且长期存放,当再升温至某一特定响应温度时,制件能很快回复初始形状的聚合物。乙烯—醋酸乙烯酯(EVA)是由非极性、结品性的乙烯单体和极性、非结晶性的醋酸乙烯单体聚合而成的无规共聚物,在一定的条件下可形成交联结构,是目前新兴的一种热致形状记忆高分子。本文对具有交联结构的EVA材料的形状记忆性能进行了系统深入的研究。
首先采用化学交联法,以过氧化苯甲酰(BPO)为交联剂,对EVA共聚物进行改性。结果表明,交联剂BPO用量、乙烯—醋酸乙烯酯共聚物中VA含量和凝胶含量和对材料的形状记忆性能有显著影响:随着BPO用量的增加,材料的凝胶含量的上升,结晶度下降,EVA的形状回复率上升,形状固定率下降;低交联情况下,VA含量为28%的材料形状回复率最大;而VA含量越大,形状固定率越高。RPA加工分析表明,交联剂BPO用量为1.0份时材料弹性模量最大,损耗角正切最小。在相同BPO用量下不同VA含量的材料,EVA2805的弹性模量最大,损耗角正切最小。
在此基础上,采用气相法二氧化硅(SiO<,2>)对EVA进行改性,研究了三种不同比表面积的SiO<,2>对EVA/SiO<,2>复合材料形状记忆性能的影响。结果表明,气相法二氧化硅HL200和HL300的加入,在EVA中形成了大量的物理交联点,导致材料形状回复率的增加,同时它还能对EVA起到异相成核作用,提高其结晶度,从而提高了材料的形状固定率。此外,HL200和HL300的加入还能提高EVA的拉伸强度、撕裂强度和耐热性能,其中比表面积为200的二氧化硅粒子HL200在EVA中以纳米尺寸均匀分散。RPA分析结果表明,气相法二氧化硅(HL200)含量越大,复合材料的弹性模量越大;对于三种不同气相法二氧化硅,添加气相法二氧化硅HL200和HL300的复合材料弹性模量较大,添加气相法二氧化硅HL200的复合材料损耗因子最小。
采用辐射交联法制备了交联EVA材料和交联EVA/SiO<,2>复合材料,并研究了其性能。
结果表明,随着辐射剂量的增加,EVA材料的凝胶含量先增大后减小然后变得平缓。在剂量为50KGy时达到最值。材料的形状固定率先下降后上升最后平缓。形状回复率随着辐射剂量的增加先增大后平缓。辐射交联的EVA/SiO<,2>复合材料其形状固定率和形状回复率都随着气相法二氧化硅含量的增加而上升。