Page 57 - 《橡塑技术与装备》2017年10期（5月塑料）

材料与应用 周成飞·聚合物基自愈合纳米复合材料的研究进展

聚合物基自愈合纳米复合材料

的研究进展

Research progress of polymer based self-healing
nanocomposites

周成飞
( 北京市射线应用研究中心 辐射新材料北京市重点实验室，北京 100015)

摘要 ： 综述了聚合物基自愈合纳米复合材料的研究进展，着重介绍了用碳纳米管、石墨烯、无机纳米粒子、蒙脱土等制备聚
合物基自愈合纳米复合材料的研究状况。
关键词 ： 自愈合 ; 聚合物纳米复合材料 ; 碳纳米管 ; 石墨烯 ; 无机纳米粒子 ; 蒙脱土
中图分类号 ： TB383 文章编号 ： 1009-797X(2017)10-0037-05
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2017.10.009

自愈合材料就是利用材料的自我感知能力对微裂 另一方面，Liu 等 [4] 曾用形状记忆聚合物和碳纳
痕产生感应，进而进行自我修复以恢复其力学性能。 米管制备了自愈合纳米复合材料，结果发现，复合材
目前，自愈合材料已在航天航空、电子、建筑等诸多 料的基体裂纹能够自愈合。而 Zheng 等 [5] 还在多壁碳
领域应用。而聚合物基自愈合复合材料作为一类新型 纳米管 (CNTs) 的表面通过原位聚合制得三联吡啶配
的自愈合材料深受科学界的重视，并已取得了许多研 体端基聚氨酯（PU），然后将三联吡啶配体端基碳纳
究进展。因此，本文着重就这方面的研究进展作一综 米管 / PU 预聚体用金属离子 Zn 2+ 进行动态交联，由
述。 此获得了金属超分子聚合物纳米复合材料。结果发现，
由于 Zn 2+ 的加入，该聚合物纳米复合材料的拉伸强
1 碳纳米管 - 聚合物复合体系 度和断裂拉伸 应变分别从 14.2 MPa 和 620% 提高至
Aïssa 等 [1] 曾研究过自愈合用的单壁碳纳米管增 22.8 MPa 和 1 076%。并且，这种 Zn 2+ 配位的金属 -
强乙叉降冰片烯纳米复合材料。研究结果表明，采用 超分子聚合物纳米复合材料表现出良好的自愈合性能
碳纳米管所制备的自愈合纳米复合材料特别在空间环 （如图 1）。
境在有新的应用前景。而 Liu 等 [2] 则将苯乙烯分子作
为愈合剂引入到单壁碳纳米管中，再与含有催化剂颗 2 石墨烯 - 聚合物复合体系
粒的环氧树脂基体复合制备了可自愈合的环氧基纳米 Liu 等 [6] 曾用 Fe 3+ 离子作为交联剂，通过一种
复合材料，因为所含的催化剂能使愈合剂发生聚合， 简便的原位自由基聚合制备了自愈合超韧氧化石墨烯
从而达到自愈合的目的。另外，Rehman 等 [3] 还用氧 (GO)-聚(丙 烯 酸)(PAA) 纳米复合水凝胶。该 GO–
化碳纳米管 - 聚合物复合材料制得了高强度的自愈合 PAA 纳米复合水凝胶的三维网络结构是由动态离子相
水凝胶。这种自愈合水凝胶是用功能化碳纳米管增强、 互作用的 双交联效应实现的。 一是 Fe 3+ 离子在 PAA
由聚 ( 丙烯酰 -6- 氨基己酸 ) (PAACA) 制得。结果 链中形成离子交联点 ；二是 GO 纳米片通过配位与
表明，裂纹损伤的复合材料可在不到 1 min 的时间内
作者简介 ：周成飞（1958-），男，研究员，主要从事高分
自动地发生自愈合，恢复至同样强度，并认为这种自
子功能材料及其射线改性技术研究。
愈合行为与亲水 - 疏水相互作用有关。 收稿日期 ：2017-01-18

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年