兼具耐高溫和高靜電耗散能力的熱可逆自修復(fù)聚氨酯膜的研究.pdf

1、靜電擊穿是由于靜電的積累而導(dǎo)致放電的現(xiàn)象，有效防止靜電擊穿已經(jīng)成為事關(guān)人們安全生產(chǎn)與生活的重要因素之一。因此，能夠有效防止靜電積累與靜電擊穿現(xiàn)象發(fā)生的靜電耗散（導(dǎo)靜電）涂料的研發(fā)成為一個(gè)具有重要社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的課題。在實(shí)際應(yīng)用過程中，涂層直接與外界環(huán)境接觸，不可避免因?yàn)橥饬蛘邇?nèi)應(yīng)力作用產(chǎn)生劃痕等損傷。為了確保設(shè)備儀器的安全使用，研發(fā)采用具有可逆自修復(fù)特性的靜電耗散涂層引起人們的濃厚興趣。迄今，研制兼具導(dǎo)靜電和可逆自修復(fù)功能的涂料是

2、一個(gè)有趣的、高難度的挑戰(zhàn)。本文針對(duì)這一挑戰(zhàn)展開相關(guān)研究。
　　本文從新型多呋喃單體及常溫下呈液態(tài)的超支化多馬來酰亞胺的設(shè)計(jì)合成出發(fā)，分別以多壁碳納米管（CNT）和石墨烯（rGO）為導(dǎo)體，設(shè)計(jì)合成了基于Diels-Alder反應(yīng)的新型交聯(lián)自修復(fù)靜電耗散聚氨酯膜。具體研究工作主要包括以下三個(gè)方面。
　　首先，基于分子設(shè)計(jì)，合成了一種新型線型呋喃化聚氨酯（FPU）和液態(tài)多馬來酰亞胺封端的超支化聚硅氧烷（HSiNCM），其中FPU上

3、含有大量的呋喃環(huán)，HSiNCM上含有豐富的基團(tuán)。然后，酸化CNTs、FPU與HSiNCM通過反應(yīng)制備出聚氨酯膜（PU-DA-CNT）。并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)試和表征。
　　其次，研究了PU-DA-CNT膜的靜電耗散、耐熱性及自修復(fù)性能。研究發(fā)現(xiàn)PU-DA-CNT2（含1.96wt％aCNTs）具有優(yōu)異的靜電耗散性能，其表面電阻、靜電衰減半衰期和電導(dǎo)率分別為3.094×108Ω、0.07s和4.116×10-8S·cm-1。熱失重（TG

4、）結(jié)果顯示，當(dāng)aCNTs含量＞0.99wt%時(shí)，PU-DA-CNT具有優(yōu)異的耐熱性，相比于其他自修復(fù)PU材料，其初始熱分解溫度（Tdi）提升了20-40oC。PU-DA-CNT2膜具有優(yōu)異的自修復(fù)能力，其自修復(fù)原理主要是由于DA鍵的熱可逆反應(yīng)。熱臺(tái)偏光顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)表面有裂紋出現(xiàn)時(shí)，經(jīng)過130oC/5min和50oC/48h處理后，裂紋得到修復(fù)。核磁數(shù)據(jù)圖譜證明，這種修復(fù)能夠持續(xù)多次。此外，PU-DA-CNT2膜具有優(yōu)異的自修復(fù)效率

5、，應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)試表明，其最高一次自修復(fù)效率為92.54%，超過現(xiàn)有文獻(xiàn)中同類所有PU的自修復(fù)效率；同時(shí)其兩次修復(fù)效率也高于現(xiàn)有文獻(xiàn)中同類PU的自修復(fù)效率。綜合研究結(jié)果表明，PU-DA-CNT2具有優(yōu)異的綜合性能，集突出的耐熱性、優(yōu)異的靜電耗散性能和自修復(fù)性能為一體，是迄今為止唯一兼具耐高溫和高靜電耗散能力的熱可逆自修復(fù)材料，顯示出巨大的應(yīng)用前景和價(jià)值。
　　第三，我們用石墨烯（rGO）代替CNT作為導(dǎo)體，制備了不同含量的rGO靜電