高强度热响应型形状记忆环氧树脂/聚己内酯复合材料的简易共混制备及其性能研究

《Composites Communications》：High-Strength Thermally Responsive Shape-Memory Epoxy/Poly- ε-caprolactone Composites by Simple Blending

本文报道了一种通过简单物理共混制备的高强度热响应形状记忆环氧复合材料（HTSMEP）。研究证实聚己内酯（PCL）以非晶态均匀分散于环氧基体中，形成稳定两相体系。该材料在保持高拉伸强度（81.5 MPa）的同时，显著提升了形状记忆性能（形状固定率Rf>98.9%），其最低编程温度（LPT）可降至70°C，并在85°C热水中实现8秒快速形状恢复，为智能结构材料的大规模应用提供了新思路。

　　

亮点

本研究通过简单的物理共混方法成功制备了高强度热响应形状记忆环氧复合材料（HTSMEP）。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和差示扫描量热法（DSC）结果证实，聚己内酯（PCL）以非晶态均匀分散在环氧树脂基体中，形成了稳定的两相体系，且未发生明显的化学反应。形状记忆性能测试表明，随着PCL含量从5 wt%增加到20 wt%，复合材料的最低编程温度（LPT）从110°C降低到70°C，形状固定率（R_f）始终保持在98.9%以上，表现出优异的形状保持能力。力学性能测试显示，含5 wt% PCL的HTSMEP的拉伸强度达到81.5 MPa（比纯环氧树脂高1.4%），而含20 wt% PCL的HTSMEP的断裂伸长率增加到14.2%，比纯环氧树脂提高了71%。此外，含20 wt% PCL的HTSMEP在85°C的热水中可在8秒内实现快速形状恢复，同时保持超过98.9%的形状固定率。我们的工作为热响应形状记忆环氧复合材料在电子设备、智能结构等潜在领域的大规模生产提供了新思路。

结论

在本研究中，通过物理共混成功制备了HTSMEP。FT-IR和DSC表明PCL以非晶态均匀分散在环氧基体中，形成了稳定的两相体系，且未发生明显的化学反应。形状记忆性能测试表明，随着PCL含量的增加，环氧复合材料的最低编程温度从110°C降低到70°C，最高形状固定率（R_f）为98.9%，显示出优异的形状保持能力。