有機(jī)-無機(jī)雜化材料的制備及有機(jī)與無機(jī)組分間的相互作用.pdf

1、有機(jī)/無機(jī)雜化材料組合了有機(jī)組分和無機(jī)組分各自的優(yōu)點(diǎn)，并且由于兩組分在納米尺度下的相互作用而產(chǎn)生額外的性能提升。本論文中，制備了幾種不同用途的有機(jī)/無機(jī)雜化材料，并研究了它們的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，特別是有機(jī)組分和無機(jī)組分之間的相互影響。 1.聚(甲基丙烯酸甲酯-co-馬來酸酐)/二氧化硅-二氧化鈦雜化材料的制備及其降解行為研究通過Ti(OBu)4在硅烷偶聯(lián)劑改性的聚(甲基丙烯酸甲酯-co-馬來酸酐)中的原位水解縮合成功制得了具

2、有高透明的納米級(jí)均相聚(甲基丙烯酸甲酯-co-馬來酸酐)/二氧化硅-二氧化鈦有機(jī)/無機(jī)雜化材料。通過實(shí)時(shí)傅立葉紅外光譜(FTIR)研究了雜化溶膠的凝膠固化過程。采用熱重分析研究了雜化膜在氧氣和氮?dú)鈿夥障碌臒峤到庑袨?。在非氧化性熱降解過程中，所有含二氧化鈦的雜化膜比不含二氧化鈦的雜化膜在整個(gè)降解溫度區(qū)間都具有更慢的熱降解速率，而在氧化性降解中，含二氧化鈦的雜化膜的第二降解階段出現(xiàn)在更低的溫度區(qū)間。采用準(zhǔn)實(shí)時(shí)紅外光譜對(duì)雜化膜光降解行為進(jìn)行了

3、分析，討論了這種通過溶膠-凝膠方法制備的雜化膜中二氧化鈦對(duì)聚合物鏈光降解過程的影響。 2.紫外光可固化有機(jī)/無機(jī)雜化聚氨酯丙烯酸酯的合成與性能研究通過Michael加成反應(yīng)合成了含可水解硅氧烷的聚氨酯丙烯酸酯(HUA)，在低濃度弱酸催化劑下通過溶膠-凝膠法進(jìn)而制備了具有部分縮合無機(jī)網(wǎng)絡(luò)的UV光可固化的有機(jī)-無機(jī)雜化聚氨酯丙烯酸酯(HUA-HC)，采用FTIR，1HNMR和29SiNMR對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。采用Photo-DSC研究

4、了HUA和HUA-HC光固化動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)在較低溫度下固化時(shí)，HUA-HC比HUA具有更快的表觀光聚合速率和更高的表觀雙鍵轉(zhuǎn)化率；而在較高溫度下固化時(shí)，則反之。初步探討了預(yù)形成的Si-O-Si無機(jī)結(jié)構(gòu)對(duì)固化膜的硬度、耐磨性、拉伸強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性等性能的影響。 3.Si-O-Si交聯(lián)的有機(jī)/無機(jī)雜化聚氨酯的合成及其形狀記憶性能研究采用可水解縮合的雜化二元醇(HD)作為擴(kuò)鏈劑與聚乙二醇(PEO400)、異佛爾酮二異氰酸酯合成了含Si-O

5、Et官能團(tuán)的聚氨酯，經(jīng)水解縮合后形成了由Si-O-Si交聯(lián)的雜化聚氨酯(HYPU)。通過WAXS、DSC和DMA研究了材料的結(jié)構(gòu)與材料力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)HYPU是一種無定形的雜化材料，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和儲(chǔ)能模量(E’)隨著Si-O-Si含量的增加而增大。形狀記憶性能測(cè)試表明，形變后的HYPU在空氣中和水中升溫到Tg以上25℃后分別能夠在40s和10s內(nèi)幾乎完全恢復(fù)原形。研究了不同溫度下HYPU的形變恢復(fù)速率，結(jié)合DSC和DMA測(cè)量結(jié)

6、果對(duì)形狀記憶機(jī)理進(jìn)行了探討。 4.以倍半硅氧烷為核的星形有機(jī)/無機(jī)雜化聚(ε-己內(nèi)酯)的合成與結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究 以一種新穎的倍半硅氧烷型納米多元醇(SBPOL)為引發(fā)劑引發(fā)ε-己內(nèi)酯(CL)單體開環(huán)聚合成功地制備了一系列具有無機(jī)內(nèi)核的星形有機(jī)/無機(jī)雜化聚(ε-己內(nèi)酯)(SHPCL)，同時(shí)合成了線性聚(ε-己內(nèi)酯)(LPCL)以作比較。通過1HNMR和GPC測(cè)量對(duì)它們的分子結(jié)構(gòu)和分子量進(jìn)行了表征，其數(shù)均分子量(Mn)順序?yàn)椋?/p>

7、LPCL-25＜LPCL-35＜SHPCL-4＜SHPCL-10＜SHPCL-40；而PCL臂的平均分子量(MarmNMR)順序?yàn)椋篠HPCL-4＜SHPCL-10＜LPCL-25＜LPCL-35＜SHPCL-40。采用非等溫DSC測(cè)量對(duì)結(jié)晶動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，探討了無機(jī)內(nèi)核和星形結(jié)構(gòu)對(duì)結(jié)晶度和結(jié)晶速率的影響。使用Avrami方程對(duì)結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的定量分析結(jié)果顯示，其結(jié)晶速率順序?yàn)椋篠HPCL-4＜SHPCL-10＜LPCL-35＜LPCL-