Page 16 - 《含能之美》2019封面论文

134 菅晓霞，宋育芳，赵盟辉，梁益，周伟良，肖乐勤

从 图 5 可 以 看 出 随 着 交 联 剂 质 量 分 数 的 增 加 ， 自修复粘结剂，分别对试样在 20，40，50 ℃和 60 ℃下
GAP 基自修复粘结剂的拉伸强度都接近 1 MPa，变化 自修复 24 h 后进行拉伸测试，结果如图 7 所示。
不是很大，这主要由于制备的粘结剂中高的软段含量
（大约 90%）有关，断裂伸长率先升后降是由于随着交
联剂的增加，较多的硬段聚集规整排列，提高了体系的
微相分离程度，但是进一步增加交联剂含量，则体系中
相应的双硫扩链剂含量也增多，双硫键是一种弱共价
［12］
键 ，因此拉伸易发生断裂。结合图 6 可以看出，交联
剂质量分数为 8% 时聚氨酯的拉伸强度和断裂伸长率
均最高，分别为 1.03 MPa 和 726%。自修复效率则基
本 呈 现 下 降 的 趋 势 ，5% 的 自 修 复 效 率 最 高 ，达 到 了
98.7%，8% 的自修复效率为 98.2%，之后下降开始变
图 7
得明显，这是因为随着交联剂的增加，降低了软段的含 自 修 复 温 度 对 GAP 基 自 修 复 粘 结 剂 应 力‐应 变 曲 线 的
影响
量，同时降低了分子的流动性，一定程度下抑制了双硫
Fig. 7 Effect of self‐healing temperatures on the stress‐strain
［13］ ，但是交联剂含量为 15%
curves of self‐healing binders based on GAP
键（S—S）的动态可逆交换
的体系，自修复效率又略有上升，可能是双硫键含量较
从 图 7 中 可 以 看 到 ，自 修 复 温 度 从 20 ℃提 高 到
高所致。
60 ℃，试样拉伸强度随之增大，粘结剂的自修复效率
从 34.8% 提高到 72.4%，60 ℃时自修复效率最高。同
时拉伸强度于 20~60 ℃基本呈线性递增，这表明升温
有利于材料的自修复，这是因为升高温度有利于与双
硫键相连的聚合物链段运动，从而促进双硫键的可逆
［16］
交换反应 。
3.4.3 修复时间对自修复性能的影响
将交联剂质量分数为 10% 的 GAP 基自修复粘结
剂试样，置于 60 ℃烘箱中分别放置 1，2，5，10，15 h 和
图 6
交联剂质量分数对 GAP 基自修复粘结剂自修复效率的
24 h，进行拉伸性能测试，结果见图 8 所示。
影响
Fig. 6 Influence of mass fraction of cross‐linker on the
self‐healing efficiency of self‐healing binders based on GAP

对比样的力学性能与自修复试样相差不大，也与
其较高的软段含量（90%）有关，对比样的自修复效率
为 61.7%，这是由聚氨酯结构中大量的氢键所致，这与
课题组之前报道过的聚四氢呋喃醚二醇基自修复聚氨
［10，14］
酯，其中氢键的贡献率达到 46% 较一致 。结合报
道的 GAP 基粘结剂力学性能结果可见，本研究中自修
［15］ 图 8
复体系的拉伸强度较低 ，这是由于所采用的固化剂 自 修 复 时 间 对 GAP 基 自 修 复 粘 结 剂 应 力‐应 变 曲 线 的
影响
IPDI 属于脂肪族结构，同时制备的粘结剂中较高的软
Fig.8 Effect of self‐healing time on the stress‐strain curves of
段含量，两者共同作用所致。 self‐healing binders based on GAP
3.4.2 修复温度对自修复性能的影响
从图 8 中可以看出，自修复 1，2，5 h 的样品，其应
双硫键自修复是热可逆的，所以其自修复过程需
要借助一定的热刺激。为了探究温度对体系自修复性 力‐应变曲线变化明显，而自修复 5，10，15，24 h 后，样
能的影响，选取交联剂质量分数居中（10%）的 GAP 基 品应力‐应变曲线趋势则趋于稳定。从图 9 可知，随着

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Chinese Journal of Energetic Materials，Vol.27, No.2, 2019（131-136） 含能材料