受鱼脊柱启发的高强韧腰果酚生物基形状记忆环氧树脂
形状记忆环氧树脂在航空航天与生物医疗等领域备受关注。针对形状记忆环氧树脂脆性大、断裂伸长率不足的难题,本文受鱼脊柱“软硬交替”结构启发,提出基于腰果酚/苯酚缩聚的仿生网络设计策略,制备了以苯环为硬质骨架(固定相)、腰果酚C_(15)侧链提升韧性(可逆相)的酚醛环氧树脂(PER)材料,之后通过与双酚A型环氧树脂(E51)复配,使用腰果酚基酚醛胺固化剂(718A)获得了兼具高强韧的生物基形状记忆环氧树脂材料(SMER)。通过FT-IR、SEM、AFM等方法对SMER的分子结构及形貌进行了表征。研究了物料配比、反应时间等工艺参数对SMER性能的影响。研究表明,腰果酚、苯酚与甲醛的摩尔比为1:1:1.4,酚醛缩合反应为6小时,环氧化酚醛环氧树脂与环氧树脂E51的质量比为1:0.3时,制得的SMER的拉伸强度达8.05 MPa,断裂伸长率为115%,与文献报道的基于腰果酚柔性侧链增韧的形状记忆环氧树脂相比,相同强度下的断裂伸长率提升了10倍。本文报道的仿鱼脊柱结构材料的设计,为高强韧SMER的开发提供了创新思路,助力于面向可持续发展的下一代形状记忆材料开发。
化工学报
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