含四重氢键丙烯酸酯聚合物的合成与性能研究
自修复是一种获得新生或者延长使用寿命的重要方法，比如我们的皮肤在划破后可自愈、植物中的外皮在剥落后可重新生长等等。受到生物材料的启发，制备具有自修复功能的合成材料来修复和避免使用过程中的损伤得到了很多的关注。在本论文中，设计合成了一种可形成四重氢键的UPy-TMI功能单体，并选择了合适的溶剂丙烯酸（AA）将其引入高分子的主链上，之后在乳化剂的屏蔽效应下将疏水的UPy-TMI单体设计到水性乳液中，制备了具有自修复功能的环保乳胶膜，并讨论了UPy-TMI单体的引入给乳胶膜的性能带来的改变。除此以外，设计了不同的热处理时间、热处理温度和Tg来讨论其对自修复性能的影响及结果。本论文的主要研究内容如下: 1.通过2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶(UPy)和异丙烯基-二甲基苄基异氰酸酯(TMI)在无水溶液中的-NH2和-NCO间的高反应活性，制备了同时具备双键和四重氢键的UPy-TMI功能单体(MHB)，并用核磁(1H-NMR)和傅里叶红外光谱仪(FIRT)对其进行了表征。 2.在丙烯酸(AA)的作用下，在两种丙烯酸酯的共聚物的主链上引入了不溶于此体系的MHB单体;同时在采用合适的反应温度、DSB∶PE-6100=2∶1复配体系和APS∶SBS=1∶1的条件下，稳定且少凝胶的P(MMA-BA-AA-MHB)乳液得以实现。利用DLS和TEM对乳胶粒子的大小和形貌进行了表征，发现四重氢键的加入可以导致粒子的紧密排列，但并不影响粒子的大小;利用DSC测定了乳胶膜的Tg，发现由多重氢键形成的网络结构可以导致其Tg的提高;通过吸水率的测试发现MHB含量的升高会导致吸水率随网络密度的增高先增高，当密度过高后又降低;通过拉伸试验可知，较高的MHB单体含量的乳胶膜具有较大的拉伸应力和较小的断裂伸长率，同时乳胶膜的自修复效果随着网络密度的增加而变好，但当网络密度过高后自修复效果变差，并在MHB单体含量为2％时达到最佳值。 3.对于乳胶膜的自修复性能，在论文中探讨了热处理温度、热处理时间和不同Tg的乳胶膜对其的影响。对于热处理温度，保持热处理时间均为1h，尝试了60℃、80℃、90℃和100℃四个温度条件，发现Tg=0℃的乳胶膜随热处理温度的升高，其修复效果变好，并在100℃时自修复效果达到最佳值，应力恢复率为94％，达到了几乎完全的修复。对于热处理时间，保持热处理温度均为100℃，尝试了0.5h、1h、2h和4h，得到的结论是Tg=0℃的乳胶膜在热处理时间为1h时具有最好的修复效果，在较短或较长的时间都不能达到最好的修复效果。对于不同Tg的乳胶膜，在相同条件下，具有较低Tg的乳胶膜具有较好的自修复效果，但随热处理温度和时间的变化具有相似的结论。
四重氢键;丙烯酸酯;聚合物;自修复功能
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
李效玉
2015
中文
TQ326.3
88
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）