具有納米尺度微結構熱固性聚合物的結構與性能的研究.pdf

1、在材料科學中高分子復合和共混材料已經形成了一個非常重要的分支，具有極為廣闊的發(fā)展前景，許多具有理論意義和實際應用價值的開發(fā)研究工作正在進行。而作為材料學科的重要課題之一，多組分熱固性聚合物共混體系的性能與其微觀結構之間關系的研究一直以來都是科學家們感興趣的方向，并已經取得了很多進展。納米材料是指由尺寸小于100nm（0.1-100nm）的超細顆粒構成的具有小尺寸效應的零維、一維、二維、三維材料的總稱，由于納米材料會表現(xiàn)出特異的光、電、磁

2、、熱、力學、機械等性能，納米技術迅速滲透到材料的各個領域，成為當前世界科學研究的熱點。以納米材料為代表的納米科技必將對二十一世紀的經濟和社會發(fā)展產生深刻的影響。而對于熱固性聚合物來講，自從1997年人們發(fā)現(xiàn)利用嵌段共聚物與熱固性聚合物共混可以獲得具有納米結構的熱固性材料，這一研究也具有了極高的應用潛力，特別是在增韌脆性熱固性塑料方面。 很多聚合物在固化前與熱固性單體往往是相容的，而在固化后得到的卻是宏觀相分離的結構。但是在嵌段共

3、聚物與熱固性樹脂共混的情況下，如果嵌段聚合物中一段與熱固性單體相容，而另一段固化后發(fā)生相分離，那么相分離的尺度會受到牽制，從而能夠避免宏觀相分離的發(fā)生, 通過這種機理有望得到具有納米尺度上微結構的熱固性聚合物。本論文工作即以三嵌段聚合物的研究為主，根據熱固性樹脂的結構和相容性設計了合適的自組裝體系，分別與不同的熱固性聚合物的預聚體混合后，采用原位聚合方式制得了具有納米結構的熱固性聚合物。 1.具有納米結構的聚己內酯(PCL)-丁

4、腈橡膠(NB)-聚己內酯(PCL）三嵌段共聚物/環(huán)氧樹脂共混物在辛酸亞錫的催化下，應用端羥基丁腈橡膠(HTNB)引發(fā)己內酯開環(huán)聚合，合成了聚己內酯-丁腈橡膠-聚己內酯(PCL-NB-PCL)三嵌段聚合物。將合成的兩親性三嵌段聚合物進一步與環(huán)氧樹脂共混后，固化溫度高于HTNB/雙酚A的縮水甘油醚(DGEBA)共混物的最高臨界會溶溫度(UCST)，此時體系為均勻的溶液，體系中沒有組裝結構存在。固化結束后，體系中產生了納米尺度的分散相，分散相

5、的尺度約為20-50nm。根據固化前后的結構分析，可以推測這種納米結構是通過反應誘致相分離過程產生的，而不是通過在固化前先形成某種平衡態(tài)的組裝結構，然后通過固化把形成的結構加以固定得到的，也證明了可采用反應誘致微相分離的方法制備具有納米結構的環(huán)氧樹脂。對于最終產物進行的力學分析表明這種納米結構的環(huán)氧樹脂與宏觀相分離的環(huán)氧樹脂相比較有著較為優(yōu)越的性能。 2.具有納米微孔的聚酰亞胺將均苯四甲酸酐(PMDA)與4,4'-二胺基二苯醚(