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四苯基乙烯及其衍生物在高分子复合材料健康检测中的应用

文献类型:学位论文

作者孟弼伟
答辩日期2020-08-07
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院新疆理化技术研究所
导师马鹏程
关键词聚集诱导发光 四苯基乙烯 聚二甲基硅氧烷 健康检测 纤维增强复合材料
学位名称硕士
学位专业材料工程
英文摘要

高分子复合材料(PMCs)在使用过程中,不可避免地会由于外界环境的变化而出现结构损伤,这不仅会降低材料的使用寿命,甚至会带来严重的安全隐患,因此对PMCs进行实时、高效的健康检测具有重要意义。本论文以典型的聚集诱导发光(AIE)分子四苯基乙烯(TPE)及其衍生物为功能分子,通过不同的方法将其引入到以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体的PMCs材料中,探究AIE分子在复合材料健康状态检测中的应用。研究内容主要包括以下三个方面:1)通过简单的物理共混法制备了TPE/PDMS复合材料,探讨了TPE浓度和固化温度对复合材料光物理性能的影响。研究发现当复合材料中TPE的浓度超过0.05 wt%时,TPE从PDMS基体中析出,并形成独特的微晶结构。拉伸实验结果表明TPE-0.05/PDMS的荧光强度与拉伸应变呈现线性负相关,因此可通过复合材料荧光强度的变化实现对材料内部应力实时检测。此外,TPE-0.05/PDMS的荧光强度会随着外界温度的升高而降低,表现出对温度敏感的特性。2)设计并合成了含双键的四苯基乙烯衍生物(TPE-2B),并将其通过共价键连接到PDMS主链,制备出TPE-2B@PDMS复合材料。与研究内容1)相比,在相同AIE分子浓度情况下,所得TPE-2B@PDMS中未出现AIE分子与基体相分离现象,TPE-2B-0.05@PDMS体系的荧光量子产率(42.83%)远高于TPE-0.05/PDMS(1.95%),且具有比TPE-0.05/PDMS更好的健康检测能力;但是其荧光强度对温度的响应性却比TPE-0.05/PDMS差,主要是因为TPE-2B上有两个苯环通过共价键连接到PDMS的分子链上,苯环的运动受到限制。3)以玄武岩纤维、PDMS和四-(4-硝基苯)乙烯(TPE-4N)为原料,通过简单的浸涂方法将具有良好成膜性能的TPE-4N涂覆玄武岩纤维(TPE-4N/BF),然后将其在150 °C下回热后与PDMS复合制备出玄武岩纤维增强复合材料(TPE-4N/BFRP)。材料的拉伸测试结果表明,所得纤维增强复合材料在应变为6.00%时出现了荧光灰度值突变,早于纤维完全从PDMS基体中脱粘时的应变(6.54%),说明TPE-4N分子可用于表征FRP中基体和增强相之间的界面脱粘过程,在FRP材料的健康检测中具有潜在应用。

源URL[http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/7495]  
专题新疆理化技术研究所_环境科学与技术研究室
推荐引用方式
GB/T 7714
孟弼伟. 四苯基乙烯及其衍生物在高分子复合材料健康检测中的应用[D]. 中国科学院新疆理化技术研究所. 中国科学院大学. 2020.

入库方式: OAI收割

来源:新疆理化技术研究所

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