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电致型形状记忆环氧树脂制备及性能评价

作　者: 云宋建
导　师: 梁小燕
学　校: 北京交通大学
专　业: 工程力学
关键词: 形状记忆环氧树脂 形状记忆性能 形状固定率 形状回复率 电致型形状记忆聚合物 粘弹性 导电炭黑 导电性
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


电致型SMP是SMP复合材料的一种,由于其自身结构特征,现有的高分子材料理论模型不能很好地描述其形状记忆功能。由于电流可以使电致型SMP做出驱动反应,这样,对于有些不允许或者没有条件进行外部加热的构件或机构,使用电流驱动就可以使之达到预期的形状回复目的,这样极大地扩展了SMP的应用范围。所以电致型SMP复合材料在未来空间展开结构中具有重要的应用前景,但目前相关研究还处于起步阶段。本论文以环氧树脂和胺类固化剂DDM为原料,经过交联反应得到形状记忆环氧树脂,将其作为基体,加入导电炭黑,采用共混的方法制备了导电SMP复合材料。研究中,对导电SMP复合材料开展了较为详细的实验室制备及相应的形状记忆性能测试,通过应力循环、松弛实验和蠕变实验,讨论了炭黑含量对复合材料的形状记忆行为、力学性能及导电性能的影响,并在总结前人研究成果的基础上,取得主要成果与结论如下：1、选用环氧树脂E-51、固化剂DDM和导电炭黑通过化学交联反应的方法制备了四种固化剂含量相同、炭黑含量不同的电致型SMP复合材料；2、对已制备的四种SMP复合材料进行了形状固定、形状回复实验。经实验测定,该四种复合材料具有较好的形状固定率,且具有良好的形状记忆性能；但随着炭黑含量的增加,SMP复合材料的玻璃化转变温度是降低的。3、对已制备的四种SMP样品进行了不同温度下的应力循环、松弛实验和蠕变实验。对其弹性模量、粘弹性质进行了分析。经实验测定,随着温度的升高,每种样品的弹性模量都降低；随着CB含量的增加,SMP复合材料的粘弹特性减弱。4、比较了炭黑含量不同的五种SMP复合材料的导电性能,对实验结果进行了分析,判断渗滤阈值为炭黑质量分数20～25%。本论文的研究结果,为炭黑颗粒增强形状记忆复合材料在今后的工业生产应用上提供了一定的指导作用。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 绪论  10-18
  1.1 引言  10-11
  1.2 电致型SMP复合材料的研究进展  11-17
    1.2.1 含碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)的SMP复合材料  11
    1.2.2 含碳颗粒(carbon particles)的SMP复合材料  11-13
    1.2.3 含电磁填料(electromagnetic fillers)的SMP复合材料  13-16
    1.2.4 含混合纤维(hybrid fibers)的SMP复合材料  16-17
  1.3 本文的研究目及主要研究工作  17-18
    1.3.1 本文研究目的  17
    1.3.2 本文主要研究工作  17-18
2 电致型形状记忆环氧树脂材料制备  18-23
  2.1 前言  18-19
  2.2 实验原料  19-20
  2.3 主要实验仪器及设备  20
  2.4 实验样品配比方案及固化条件  20-21
  2.5 主要实验步骤及实验条件  21-22
  2.6 本章小结  22-23
3 电致型SMP形状记忆性能实验研究  23-37
  3.1 形状固定率测定  23-28
    3.1.1 实验原理及步骤  23
    3.1.2 实验过程  23-25
    3.1.3 形状固定率的计算  25-28
  3.2 形状回复率测定  28-35
    3.2.1 实验原理及步骤  28
    3.2.2 实验过程  28-31
    3.2.3 形状回复率的计算  31-35
  3.3 实验结果对比分析与总结  35-36
  3.4 本章小结  36-37
4 电致型SMP粘弹特性实验研究  37-73
  4.1 引言  37-38
  4.2 应力循环实验  38-47
    4.2.1 实验原理  38-39
    4.2.2 应力-应变关系曲线图  39-46
    4.2.3 应力循环实验数据处理  46-47
  4.3 应力松弛实验  47-63
    4.3.1 实验原理  47-48
    4.3.2 应力～时间关系曲线图  48-61
    4.3.3 应力松弛实验数据处理  61-63
  4.4 蠕变实验  63-72
    4.4.1 实验原理  63
    4.4.2 应变～时间关系曲线图  63-70
    4.4.3 蠕变实验数据处理  70-72
  4.5 本章小结  72-73
5 电致型SMP导电性能实验研究  73-77
  5.1 导电复合材料的导电原理  73-74
  5.2 实验样品及仪器  74-75
  5.3 实验原理  75
  5.4 实验测试结果及讨论  75-76
    5.4.1 导电性能检测结果  75-76
    5.4.2 分析与讨论  76
  5.5 本章小结  76-77
6 结论与展望  77-78
  6.1 结论  77
  6.2 展望  77-78
参考文献  78-82
作者简历  82-84
学位论文数据集  84

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
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