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有读书笔记High-strain shape memory polymer networks crosslinked by SiO2

唐唐 添加于 2011-7-26 04:13 | 1846 次阅读 | 0 个评论

  •  作 者

    Zhang Y, Wang Q, Wang C, Wang T

  •  摘 要

    We addressed a novel high-strain shape memory polymer network constructed from SiO2 microspheres core functionalized with polycaprolactone arms. Using abundant surface hydroxyl of silica, epsilon-caprolactone was initiated and uniform SiO2@PCL macroparticles were formed; after cross-linking of SiO2@PCL by MDI, a high-strain shape memory polymer network of SiO2–SMP was obtained. Compared to traditional SMP having similar composition, the SiO2–SMP exhibits excellent mechanical strength and good shape memory properties due to the introduction of SiO2 as a cross-linking point. The elastic moduli (E) and tensile strength (σm) of the SiO2–SMP were improved to 500 MPa and 90 MPa, respectively, at room temperature. It could be attributed to the enhancement of the combining force among polymer chains caused by the crosslinking networks, and the rigidity of the polymer owing to the addition of SiO2 as filler. High shape fixing ratios (100%) and recovery ratios (more than 95%) were also exhibited for SiO2–SMP from the second circle. The comparatively low recovery ratios were exhibited in the first circle; the obvious evidence of the existence of the irreversible bond breakage is attributed to it. Furthermore, the mechanical and shape memory properties could be adjusted by changing the size of silica microspheres and the molecular weight of the PCL.

  •  详细资料

    • 文献种类:期刊
    • 期刊名称: Journal of Materials Chemistry
    • 期刊缩写: J. Mater. Chem.
    • 期卷页: 2011年  第21卷 第25期 9073页
    • ISBN: 0959-9428

  •  所属群组

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    二氧化硅交联形状记忆聚合物研究获进展

    SiO2–SMP合成示意图

    中科院兰州化学物理研究所先进润滑与防护材料研发中心在二氧化硅交联形状记忆聚合物(SMP)研究方面取得新进展。
     
    研究人员利用聚己内酯(PCL)作为软段，合成了具有良好机械强度和形状记忆性能的二氧化硅交联网络聚合物SiO2–SMP。SiO2–SMP 制备过程如下：1）利用自制的单分散二氧化硅胶体球的表面羟基引发ε-已内酯开环聚合，合成核壳结构的微球SiO2@PCL；2）利用二异氰酸酯的异氰酸根连接两个SiO2@PCL末端羟基，形成SiO2–SMP交联网络聚合物。室温下，SiO2–SMP 的弹性模量和拉伸强度均得到很大提高，分别为500MPa和90MPa。通过调节二氧化硅微球的大小和PCL的分子量可改变该形状记忆聚合物的机械和形状记忆性能。
     
    作为刺激-感应智能材料，形状记忆聚合物在生物医药和纺织材料领域应用广泛。然而，其机械 性能较合金材料小，在一定程度上限制了其使用。因此，发展具有高强度的形状记忆聚合物具有重要意义。然而，现有制备高强度的SMP材料存在一定缺陷，如丙 烯酸系列具有高强度但断裂伸长率低、多种复合材料的制备方法复杂等。
     
    该项工作得到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金创新研究群体科学基金和国家重点基础研究发展计划项目的支持。研究结果发表在近期出版的《材料化学期刊》（J. Mater. Chem.）(J. Mater. Chem., 2011, 21, 9073–9078) 。（来源：中科院兰州化学物理研究所 张慧玲）
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