【摘 要】
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随着航天工业、现代军事工业对结构件减重需求的提高,树脂基复合材料构件的应用也愈来愈广泛。但是其在服役期间若受长期载荷,材料构件有可能发生突然损伤。为了预防材料构件突然损伤所带来的损失,研究人员开展了许多相关研究以预防材料构件的突然损伤。其中,机械变色高分子材料可以根据材料颜色变化直观的监测材料健康,从而使材料构件能够避免突然损伤所带来的损失。聚氨酯是目前世界上研究应用极为广泛的高分子材料,而聚氨酯
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随着航天工业、现代军事工业对结构件减重需求的提高,树脂基复合材料构件的应用也愈来愈广泛。但是其在服役期间若受长期载荷,材料构件有可能发生突然损伤。为了预防材料构件突然损伤所带来的损失,研究人员开展了许多相关研究以预防材料构件的突然损伤。其中,机械变色高分子材料可以根据材料颜色变化直观的监测材料健康,从而使材料构件能够避免突然损伤所带来的损失。聚氨酯是目前世界上研究应用极为广泛的高分子材料,而聚氨酯的应用广泛也是由于其分子结构可以通过设计而变得千变万化。因此,通过设计聚氨酯材料的分子结构,可以使聚氨酯具有力致变色的性能。但是,目前研究制备的力响应聚氨酯材料仍存在变色应变阈值较高的问题。故为了降低力致变色聚氨酯材料的力响应应变阈值,本文将螺吡喃类力致变色聚氨酯与E-51树脂共混制备得到了PU-SP/E-51共混物,并对其力响应性进行了研究。本文根据已有研究成功合成了机械生色基团双羟基螺吡喃与螺吡喃类力致变色聚氨酯（PU-SP）,并研究了力致变色聚氨酯的变色性能以及双羟基螺吡喃含量对力致变色聚氨酯微观结构的影响。结合紫外照射后与拉伸后的PU-SP光学照片验证了PU-SP具有变色性能。通过XRD与原子力显微镜表征验证了在双羟基螺吡喃可使聚氨酯中出现部分结晶从而形成微相分离的微观结构。对本研究制备所得力致变色聚氨酯在不同拉伸应变时的样条进行蓝通量拟合分析发现在应变为399.10%时,该力致变色聚氨酯开始发生力响应变色。为降低PU-SP的力响应变色应变阈值,在PU-SP的基础上,将PU-SP与E-51树脂共混制备了PU-SP/E-51共混物。并研究对比了PU-SP与PU-SP/E-51的力响应变色性能。比较两者蓝通量拟合结果,验证了PU-SP/E-51（9:1）的力响应变色性能要优于PU-SP。结合两者在相同拉伸应变下的紫外吸收光谱也验证了PU-SP/E-51（9:1）的力响应效率优于PU-SP。但是通过将E-51树脂引入力致变色聚氨酯会对其力学性能与热稳定性产生负影响。
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