PFSLA/M的力学特性和自修复性能分析

从图6-10可以看出，PFSLA/M的力学性能与F/M比密切相关。具有相对低交联密度的PFSLA/M-6/1表现出400%以上的断裂伸长率。随着M 2含量的增高，拉伸强度逐渐上升，断裂伸长逐渐减小。PFSLA/M-2/1的断裂伸长达到28 MPa左右。可以看到，通过控制M 2的含量，PFSLA/M的力学性能得到很好地调节。

图6-10

（a）具有不呋喃/马来酰亚胺比例的PFSLA/M应力-应变拉伸曲线；（b）自修复5天后的PFSLA/M及其原始样品应力-应变拉伸曲线

表6-4　PFSLA/M的力学与热学数据

续表

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aT g通过DSC第一次曲线获得。

PFSLA/M的自修复实验在室温下进行。可以看到，修复性随着M 2含量的降低逐渐提高。当F/M比为2/1时，聚合物没有自修复的迹象，当F/M比为6/1时，PFSLA/M表现出较好的修复性，断裂伸长的回复率达到65.2%，拉伸强度达到61.7%。因为在F/M比较高时，样品断面含有较多自由呋喃基团，这大大增加了断面生成的马来酰亚胺重新连接上呋喃的概率，并且由于交联度较低，分子运动性较大，有利于分子自身调整，从而增加马来酰亚胺和呋喃之间DA反应发生概率。另外，PFSLA的嵌段结构也对呋喃和马来酰亚胺之间DA反应的发生有影响，因为DA反应只能在PFS嵌段上发生，PFS链段含量过少会直接导致呋喃与马来酰亚胺之间的再结合变困难，从而导致修复性下降。所以，在尽可能提升PLLA链段含量的同时，也要考虑到其对自修复性能的影响。

为了研究不同PLA含量的PFSLA/M的自修复性，使用PLA链段含量不同的PFSLA聚乳酸共聚物与M 2进行交联制备聚乳酸基自修复材料，呋喃与马来酰亚胺的比例都设定为6/1（F/M=6/1），分别表示为PFSLA/M-1-4（聚乳酸共聚物为PFSLA-1/4），PFSLA/M-1-1（聚乳酸共聚物为PFSLA-1/1），PFSLA/M-4-1（聚乳酸共聚物为PFSLA-4/1）。

DSC测试结果可以看到，见图6-11（a），对于PFSLA/M-1-4，聚合物中PLA链段含量较高时，能够形成可逆交联点的部位减少，PLA链段进行结晶，这也可以从DSC取向中明显的熔融峰看出。另外，曲线中出现的两个T g表明聚合物中存在一定的微相分离，4.8℃出现的T g所属PFS链段，40℃附近出现的T g所属PLA链段。随着PFS链段的增加，可交联部分增加，T g随之上升，并且交联的存在有效抑制了PLA链段的结晶行为。

图6-11

（a）PFSLA/M-1-4，PFSLA/M-1-1和PFSLA/M-4-1（F/M=6/1）的DSC曲线；室温自修复过程图片；（b-d）PFSLA/M-1-4；（e-g）PFSLA/M-1-1；（h-j）PFSLA/M-4-1；（b，e，h）自修复前；（c，f，i）室温自修复1天后；（d，g，j）室温自修复1周后

使用注射器针头在聚合物表面产生几十微米宽的“伤口”，如图6-11（b），（e），（h）。随后对样品的划痕进行观察。自修复过程在室温下进行，并且没有任何外力的影响，如压力等，观察时间分别为1天和1周。对于PFSLA/M-4-1样品来说，可以看出，划痕区域展现出有效的自愈行为，仅一天的室温修复划痕区域变浅并变得模糊，接近完全愈合的状态。经过1周的室温自修复后，划痕进一步修复，但与一天的修复效果相差不大。对于PFSLA/M-1-1，当PLA链段增多，一天的自修复效果仍然很明显，一周后划痕变得模糊。当PLA链段含量进一步增多，可以看到自修复效果降低。基于室温自修复的结果，可以得出聚乳酸基自修复材料中聚合物PFS含量对自修复性起到至关重要的作用。另外，预期在温度升高的条件下可进一步促进愈合的效果。