具有納米尺度微結(jié)構(gòu)熱固性聚合物的結(jié)構(gòu)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(jīng)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(jié)構(gòu)之間關(guān)系的研究一直以來都是科學家們感興趣的方向，并已經(jīng)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(gòu)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(shù)迅速滲透到材料的各個領(lǐng)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(jīng)濟和社會發(fā)展產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)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(jù)熱固性樹脂的結(jié)構(gòu)和相容性設(shè)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(jié)構(gòu)的熱固性聚合物。 1.具有納米結(jié)構(gòu)的聚己內(nèi)酯(PCL)-丁

4、腈橡膠(NB)-聚己內(nèi)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(nèi)酯開環(huán)聚合，合成了聚己內(nèi)酯-丁腈橡膠-聚己內(nèi)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(jié)構(gòu)存在。固化結(jié)束后，體系中產(chǎn)生了納米尺度的分散相，分散相

5、的尺度約為20-50nm。根據(jù)固化前后的結(jié)構(gòu)分析，可以推測這種納米結(jié)構(gòu)是通過反應誘致相分離過程產(chǎn)生的，而不是通過在固化前先形成某種平衡態(tài)的組裝結(jié)構(gòu)，然后通過固化把形成的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂。對于最終產(chǎn)物進行的力學分析表明這種納米結(jié)構(gòu)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(