基于螺吡喃的響應性聚合物PS-PnBA-SP-PnBA-PS的合成與研究.pdf

1、刺激響應性聚合物是可感知和回應環(huán)境變化的智能材料，一直以來是人們研究的熱點。到目前為止，具有對熱、電、化學、光等等響應性聚合物已經(jīng)比比皆是，但是直接對機械力響應的聚合物還是很少見的。而自然界中廣泛存在著與生命體的諸多生理過程緊密相關的力響應材料。近幾年，力致變色聚合物材料開始進入人們的視線。螺吡喃(SP)由于其內(nèi)部特殊的6-π電環(huán)化結(jié)構(gòu)，在吸收UV光或者機械力的作用下會發(fā)生開環(huán)，形成有色的部花箐(MC)狀態(tài)。目前，對螺吡喃類力響應型聚合

2、物的研究是非常新穎的，而且具有廣闊的應用前景。
　　 本文中，以螺吡喃(SP)雙官能團引發(fā)劑為中心，利用活性聚合方法(ATRP)合成了含螺吡喃的ABA三嵌段型熱塑性彈性體。這里A選用的是聚苯乙烯硬段（Tg≈90℃），B選用的是丙烯酸正丁酯軟段（Tg≈-40℃）。我們合成了一系列結(jié)合SP的聚丙烯酸正丁酯(PnBA15K-SP-PnBA15K,PnBA17K-SP-PnBA17K，PnBA19K-SP-PnBA19K)以及相應的聚苯

3、乙烯-聚丙烯酸正丁酯-聚苯乙烯(PS3K-PnBA15K-SP-PnBA15K-PS3K(3k-30k-3k),PS5K-PnBA15K-SP-PnBA15K-PS5K(5k-30k-5k),PS9K-PnBA15K-SP-PnBA15K-PS9K(9k-30k-9k),PS3.5K-PnBA17K-SP-PnBA17K-PS3.5K(3.5k-34k-3.5k),PS4K-PnBA19K-SP-PnBA19K-PS4K(4k-38k-

4、4k))。
　　 本文研究了此類聚合物的超聲變色現(xiàn)象與分子量的依賴關系，20k以上分子量的PnBA-SP-PnBA能在溶液狀態(tài)下觀察到明顯的超聲變色現(xiàn)象。隨后觀察了它們的拉伸變色性能，我們發(fā)現(xiàn)其變色現(xiàn)象是與聚苯乙烯含量是密切相關的:當聚苯乙烯含量較低(3k-30k-3k)，拉伸時幾乎不變色;當聚苯乙烯含量增大后(5k-30k-5k)，拉伸時變色是非常明顯的，變色程度隨著拉伸變化率而增大的;當聚苯乙烯含量增大到一定程度時(9k-3

5、0k-9k)，材料變脆，拉伸率很低，僅在拉伸斷口處能觀察到微弱變色。我們接著研究了分子量對變色的影響，與3k-30k-3k相同嵌段比例但分子量更大的3.5k-34k-3.5k和4k-38k-4k，觀察到它們的變色情況與3k-30k-3k相似，可見分子量對變色影響并不明顯。此外，力學性能的測試結(jié)果顯示我們構(gòu)建出了具有良好性能的新型ABA三嵌段共聚物類熱塑性彈性體(5k-30k-5k)。
　　 由于嵌段A和嵌段B的不兼容性，嵌段聚合

6、物會產(chǎn)生相分離現(xiàn)象，聚合物微相結(jié)構(gòu)與其物理性能密切相關。本文中用TEM，DSC，DMA等測試方法研究聚合物相分離結(jié)構(gòu)，觀察到合成的三嵌段聚合物PS5K-PnBA15K-SP-PnBA15K-PS5K內(nèi)部形成了明顯微相分離結(jié)構(gòu)。隨后對其宏觀性能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的關系進行了分析，我們發(fā)現(xiàn)聚苯乙烯相形成物理交聯(lián)點的強弱對PS-PnBA-SP-PnBA-PS的拉伸變色性能有著至關重要的影響。由此，螺吡喃有望作為“探針”小分子感應三嵌段共聚物材料被