含硅納米凝膠降低收縮應(yīng)力與調(diào)控梯度聚合物結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、納米凝膠是尺寸范圍在10-1，000 nm內(nèi)，具有分子物理交聯(lián)或化學(xué)交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物凝膠粒子。這個大分子鏈被限定在一定區(qū)域內(nèi)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)介于支鏈聚合物和宏觀網(wǎng)狀交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間。近年來的研究表明納米凝膠能夠降低光聚合過程中的體積收縮與收縮應(yīng)力。而光聚合過程中的體積收縮和收縮應(yīng)力使材料尺寸不易控制，容易導(dǎo)致材料變形、斷裂，附著力下降，制約著光聚合技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。有機(jī)硅由于其不尋常的分子結(jié)構(gòu)而具有獨特的性能，例如耐高低溫，杰出的耐候性，

2、低表面張力和表面能，低介電常數(shù)，良好的耐化學(xué)藥品性以及生理惰性。本研究將有機(jī)硅引入到納米凝膠中，納米凝膠將不僅可以降低體積收縮，還能夠被有機(jī)硅賦予一定的自上浮能力，從而調(diào)控梯度聚合物及其表面的結(jié)構(gòu)與性能。有機(jī)硅納米凝膠的研發(fā)將豐富有機(jī)硅光固化材料的基礎(chǔ)理論研究，為拓寬有機(jī)硅的應(yīng)用領(lǐng)域提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，同時，也為制備梯度聚合物、調(diào)控聚合物及其表面的結(jié)構(gòu)和性能提供了一個新途徑。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以甲基丙烯酸酯改性硅油，

3、二脲烷二甲基丙烯酸酯(UDMA)和甲基丙烯酸異冰片酯(IBMA)為主要原料，在硫醇作為鏈轉(zhuǎn)移劑的條件下，合成了七種有機(jī)硅納米凝膠。利用核磁氫譜(1H NMR)、核磁硅譜(29Si NMR)、紅外(FTIR)、凝膠滲透色譜(GPC)、透射電鏡(TEM)、動態(tài)光散射分析(DLS)和差示掃描量熱法(DSC)對納米凝膠的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，結(jié)果表明:七種有機(jī)硅納米凝膠具有相似的結(jié)構(gòu)，呈微球型，其分子尺寸、分子量、多分散性和玻璃化轉(zhuǎn)化溫度與有機(jī)硅的含

4、量和鏈段長度有關(guān)。當(dāng)10-20 wt％納米凝膠加入到三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)體系中時，體系粘度增長的趨勢緩慢;而30-40 wt％納米凝膠加入到體系中時，粘度呈現(xiàn)指數(shù)形式增長。⑵研究了不同有機(jī)硅納米凝膠對TEGDMA聚合體系的聚合動力學(xué)、收縮應(yīng)力和力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明:適量的有機(jī)硅納米凝膠加入到光固化體系中，能夠明顯地延遲凝膠，降低體系的收縮應(yīng)力，而材料的機(jī)械性能并沒有明顯被降低。⑶研究了不同有機(jī)硅納米凝膠對TEGDM

5、A聚合膜性能的影響。結(jié)果顯示，有機(jī)硅納米凝膠與TEGDMA體系相容性較好，聚合物膜只有一個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。隨著有機(jī)硅納米凝膠添加量和納米凝膠中有機(jī)硅含量及鏈長的增加，聚合物膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和拉伸強(qiáng)度變小，斷裂伸長率變大。有機(jī)硅納米凝膠的加入使聚合膜的熱穩(wěn)定性提高，聚合膜的表面更加致密，表面能降低，疏水性增強(qiáng)。⑷通過元素分析、X射線光電子能譜(XPS)、掃描電鏡(SEM)、X射線能量色散譜(EDS)、熱重分析和硬度測試等手段研究了有機(jī)硅