Page 62 - 《精细化工》2022年第12期
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·2428· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷
为 EUG 材料的 α-晶型和 β-晶型熔融温度（T m ）对 图 5a 和 b 为不同 Fe 3 O 4 含量 Fe 3 O 4 /EUG 复合材
应的峰 [20] 。随 Fe 3 O 4 纳米粒子含量增加，熔融温度 料的形状固定率与形状回复率的变化趋势，Fe 3 O 4 /
无明显变化，对熔融峰面积进行积分所得熔融焓 EUG 复合材料的数据由循环热机械测试中 3 次循环
（ΔH m ）呈下降趋势，由 EUG 的 53.8 J/g 下降至 曲线计算获得。从图 5a 可知，EUG 与复合材料的
Fe 3 O 4 /EUG-50 的 45.6 J/g。进一步证明了 Fe 3 O 4 纳米 形状固定率随 Fe 3 O 4 纳米粒子含量的增加而下降。
粒子含量越高，对 EUG 分子链的运动阻碍越大，导 这是由于 Fe 3 O 4 纳米粒子使 EUG 定向聚合物链段的
致高聚物结晶不完善，使 Fe 3 O 4 /EUG 复合材料的结 结晶受阻，复合材料的形状固定率主要由 EUG 分子
晶度（X c ）从 28.8%下降到 24.4%。 链有序排列所形成的结晶进行控制，所以 Fe 3O 4 /EUG
2.4 复合材料热响应形状记忆性能分析 复合材料的形状固定率呈下降趋势 [21] 。
对不同 Fe 3 O 4 含量的 Fe 3 O 4 /EUG 复合材料的形
状记忆性能进行进一步表征，利用 DMA 进行循环
热机械分析。图 4a 和 b 分别为 EUG 和 Fe 3 O 4 /EUG-20
的循环热机械曲线。由 DSC 测试结果确定，Fe 3 O 4 /
EUG-20 复合材料熔融温度为 41.3 ℃，设置实验温
度为 60 ℃（根据 DSC 曲线可知，在 60 ℃时杜仲
胶的结晶完全消失，测试需在结晶消失时进行，因
此设置实验温度为 60 ℃）。从图 4 可观察出，在
60 ℃时施加外力，材料被拉伸产生一定形变；降温
至–10 ℃时，将施加的外力撤出，EUG 与 Fe 3 O 4 /
EUG-20 复合材料的形状被固定；在未施加外力条件
下进一步升温，当温度上升至 40 ℃以上时，复合
材料逐渐向其初始形状回复。经计算可知，Fe 3 O 4 /
EUG-20 复合材料的永久变形为 2%，表现出良好的
回复性能。
图 5 不同 Fe 3 O 4 含量复合材料的形状固定率（a）和形
状回复率（b）
Fig. 5 Shape fixation rate (a) and shape recovery rate (b)
of composites with different Fe 3 O 4 contents
由图 5b 可知，Fe 3 O 4 /EUG 复合材料的一次循环
形状回复率高于 EUG，随 Fe 3 O 4 含量和循环次数增
加形状回复率略有下降。这是由于橡胶的变形归因
于交联分子链的伸展和回缩，表现出弹性行为，在
循环拉伸过程中，如果伴随着交联网络的破坏以及
分子链间的相对流动，则会产生永久变形。Fe 3 O 4
粒子表面的羟基在橡胶交联过程中可与高分子链发
生物理-化学交联，形成橡胶交联网络之外的交联结
构，从而进一步限制了高分子链之间的相对流动，
因此降低了橡胶的永久变形程度。Fe 3 O 4 /EUG 复合
材料形状回复率主要由 EUG 固定相提供回复力来
进行形状回复过程，随 Fe 3 O 4 纳米粒子含量的增加，
a—EUG；b—Fe 3O 4/EUG-20
Fe 3 O 4 纳米粒子在基体中使 EUG 分子链运动受限，
图 4 不同 Fe 3 O 4 含量复合材料的循环热机械曲线
Fig. 4 Cyclic thermomechanical curves of composites with 导致形状回复能力略有下降。经 3 次循环后 Fe 3 O 4 /
different Fe 3 O 4 contents EUG 复合材料的形状固定率和形状回复率均保持
