有機-無機雜化材料的制備及有機與無機組分間的相互作用.pdf

1、有機/無機雜化材料組合了有機組分和無機組分各自的優(yōu)點，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/無機雜化材料，并研究了它們的結構與性能之間的關系，特別是有機組分和無機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/無機雜化材料。通過實時傅立葉紅外光譜(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氣氣氛下的熱降解行為。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。采用準實時紅外光譜對雜化膜光降解行為進行了

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聚合物鏈光降解過程的影響。 2.紫外光可固化有機/無機雜化聚氨酯丙烯酸酯的合成與性能研究通過Michael加成反應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-凝膠法進而制備了具有部分縮合無機網(wǎng)絡的UV光可固化的有機-無機雜化聚氨酯丙烯酸酯(HUA-HC)，采用FTIR，1HNMR和29SiNMR對結構進行了表征。采用Photo-DSC研究

4、了HUA和HUA-HC光固化動力學，發(fā)現(xiàn)在較低溫度下固化時，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化率；而在較高溫度下固化時，則反之。初步探討了預形成的Si-O-Si無機結構對固化膜的硬度、耐磨性、拉伸強度和熱穩(wěn)定性等性能的影響。 3.Si-O-Si交聯(lián)的有機/無機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研究了材料的結構與材料力學性能，發(fā)現(xiàn)HYPU是一種無定形的雜化材料，其玻璃化轉變溫度(Tg)和儲能模量(E’)隨著Si-O-Si含量的增加而增大。形狀記憶性能測試表明，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內幾乎完全恢復原形。研究了不同溫度下HYPU的形變恢復速率，結合DSC和DMA測量結

6、果對形狀記憶機理進行了探討。 4.以倍半硅氧烷為核的星形有機/無機雜化聚(ε-己內酯)的合成與結晶動力學研究 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-己內酯(CL)單體開環(huán)聚合成功地制備了一系列具有無機內核的星形有機/無機雜化聚(ε-己內酯)(SHPCL)，同時合成了線性聚(ε-己內酯)(LPCL)以作比較。通過1HNMR和GPC測量對它們的分子結構和分子量進行了表征，其數(shù)均分子量(Mn)順序為：

7、LPCL-25＜LPCL-35＜SHPCL-4＜SHPCL-10＜SHPCL-40；而PCL臂的平均分子量(MarmNMR)順序為：SHPCL-4＜SHPCL-10＜LPCL-25＜LPCL-35＜SHPCL-40。采用非等溫DSC測量對結晶動力學進行了研究，探討了無機內核和星形結構對結晶度和結晶速率的影響。使用Avrami方程對結晶動力學的定量分析結果顯示，其結晶速率順序為：SHPCL-4＜SHPCL-10＜LPCL-35＜LPCL-