雙親性星型聚合物的合成及其與環(huán)氧樹(shù)脂納米復(fù)合研究.pdf

1、熱固性聚合物是一類(lèi)重要的聚合物材料，具有剛性大、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高、耐熱性好等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的用途。在過(guò)去的幾十年，人們認(rèn)識(shí)到在熱固性樹(shù)脂共混物中形成納米尺度的有序或無(wú)序結(jié)構(gòu)有助于進(jìn)一步優(yōu)化熱固性樹(shù)脂基體與改性劑之間的相互作用，從而更好的提高材料的某些性能。特別是近些年航空、航天和電子等尖端科技的快速發(fā)展對(duì)材料的性能提出了更高的要求，而傳統(tǒng)的熱固性材料已逐漸無(wú)法滿(mǎn)足這些高新科技領(lǐng)域的應(yīng)用。在此背景下，納米結(jié)構(gòu)熱固性聚合物的簡(jiǎn)單制備方法研究

2、具有非常重要的實(shí)際意義，本論文通過(guò)合成具有納米尺寸的雙親性核交聯(lián)星型聚合物和多雜臂星型聚合物、并與環(huán)氧樹(shù)脂直接溶液共混的方法制備納米結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹(shù)脂固化物。
　　 1.具有納米尺寸的核交聯(lián)星型聚合物的合成和表征
　　 通過(guò)大分子引發(fā)劑PEO5000-Br和PEO-b-PS-Br引發(fā)DVB和St的ATRP方法制備了PEO臂/DVB-St核的CCS聚合物和PEO-PS臂/DVB-St核的CCS聚合物。運(yùn)用GPC優(yōu)化了聚合反應(yīng)條件

3、，討論了不同反應(yīng)時(shí)間下CCS聚合物的組成、各組分的相對(duì)含量；運(yùn)用DLS和TEM表征了CCS聚合物粒徑尺寸的大小和分布。結(jié)果表明，PEO/DVB-St CCS聚合物為球形，粒徑規(guī)則、尺寸分布均一，直徑約為40nm；PEO-PS/DVB-StCCS聚合物也為球狀，但尺寸分布相對(duì)較大，約在40-90 nm。
　　 2.受限-反應(yīng)誘導(dǎo)徼相分離法制備納米結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹(shù)脂
　　 探索研究了采用CCS聚合物與環(huán)氧樹(shù)脂直接溶液共混再固化的簡(jiǎn)

4、單工藝制備納米結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹(shù)脂固化物的方法。AFM對(duì)CCS聚合物/環(huán)氧固化物切片的掃描結(jié)果表明PEO/DVB-St CCS聚合物與環(huán)氧樹(shù)脂固化后，產(chǎn)物的P(DVB-St)相尺寸為20-30 nm，而PEO-PS/DVB-St CCS聚合物與環(huán)氧樹(shù)脂固化后，產(chǎn)物的PS及P(DVB-St)相區(qū)尺寸為30-100 nm，表明我們成功制得納米結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹(shù)脂固化物；DSC和TGA表征環(huán)氧固化物的熱學(xué)性質(zhì)，結(jié)果表明PEO/DVB-St CCS聚合物的加入

5、使固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和初始熱分解溫度(Td,5wt.％)略有降低(Tg由138.1℃降至132.2℃，Td,5wt.％由379-2℃降至350.0℃)，而PEO-PS/DVB-St CCS聚合物的加入使最終固化物的Tg和Td,5wt.％略有增加(Tg由138.1℃升至147.9℃，Td,5wt.％由379.2℃升至382.9℃)。表明CCS聚合物的交聯(lián)核結(jié)構(gòu)、臂組分和結(jié)構(gòu)乃至形成的相結(jié)構(gòu)對(duì)最終環(huán)氧樹(shù)脂固化物的熱性能有顯著影響

6、。
　　 3.具有熱致液晶行為的六雜臂偶氮苯星型聚合物的合成和表征
　　 通過(guò)聚乙二醇單甲醚鈉鹽(MPEG-Na)和4-甲氧基-4'-(6-羥基己氧基)偶氮苯鈉鹽(AZO-Na)與六氯三聚磷腈的分步取代反應(yīng)，合成六雜臂偶氮苯星型聚合物[N]P(MPEG550)(AZO)]3和[NP(MPEG1100)(AZO)]3。運(yùn)用DSC和POM研究?jī)煞N星型聚合物的熱轉(zhuǎn)變行為。結(jié)果表明，[NP(MPEG550)(AZO)]3具有可逆

7、的熱致液晶轉(zhuǎn)變行為(TS-N：60.5℃；TN-I：104.7℃)，而[NP(MPEG1100)(AZO)]3則觀察不到液晶相轉(zhuǎn)變行為，這可能是[NP(MPEG1100)(AZO)]3中柔性PEG鏈段的百分含量較大而導(dǎo)致其偶氮苯鏈段難以局部有序的緣故。
　　 4.納米結(jié)構(gòu)六臂液晶聚合物/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備
　　 探索研究了具有熱致液晶行為的[NP(MPEG550)(AZO)]3在海因環(huán)氧樹(shù)脂中構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)固化物的方法

8、。運(yùn)用AFM表征制備的熱固性聚合物的相結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，[NP(MPEG550)(AZO)]3含量為1 wt％的環(huán)氧固化物有納米相結(jié)構(gòu)，微區(qū)尺寸在20-30nm之間，當(dāng)[NP(MPEG550)(AZO)]3含量超過(guò)5 wt％的環(huán)氧固化物的呈雙連續(xù)狀相結(jié)構(gòu)，微區(qū)尺寸仍在微米以下；通過(guò)DSC和TGA表征所得環(huán)氧固化物的熱性能，結(jié)果表明[NP(MPEG550)(AZO)]3的加入使最終固化物的Tg和Td,5wt.％均降低(Tg由192.6℃降至