利用聚合物整体型模板制备大孔无机功能材料

论文摘要

本文利用环氧树脂和二亚乙基三胺在聚乙二醇介质中反应,制备了聚合物整体型模板,用此模板制备了大尺寸的三维二氧化硅大孔材料,并利用高频超声波研究了环氧树脂在聚乙二醇介质中的固化反应,分析相分离过程中微相结构的变化过程,具体内容如下:1.利用高频超声波对多相体系的界面Rayleigh散射作用,首次实现反应诱导相分离过程的在线跟踪。新技术用来跟踪环氧树脂在聚乙二醇介质中的固化反应,研究体系在不同浓度、不同反应介质、不同固化剂用量以及不同反应温度下的相分离过程。在对旋节线相分离模式深入分析的基础上,提出了双函数模型来描述相分离过程。将超声波散射强度与相分离速率函数以及相离散速率函数相结合,所得到的数学模型合理解释了超声波跟踪数据。2.双酚A型环氧树脂和二亚乙基三胺在PEG1000/PEG2000介质中固化反应,制得带有低交联密度和高亲水性的三维骨架聚合物（三维整体型聚合物模板）。PEG1000/PEG2000的比率控制着这个体系的反应诱导相分离。观察最终聚合物的形貌得出环氧相的连通性主要取决于PEG2000的含量而且也受固化温度的影响。通过使用PEG1000/PEG2000重量比为7/1混合物作为反应介质和致孔剂制得了带有良好可控性大孔连通通道的三维骨架聚合物。在三维骨架聚合物中充满了高折射率的液体时,发现一种独特的光过滤现象,这种效果很可能是由在三维大孔连通通道中光的全反射机理产生的。3.利用上述聚合物模板制备了三维二氧化硅大孔材料。将正硅酸四乙酯浸润此骨架聚合物表面,然后在40℃将此模板在NH3?H2O气氛中熏12小时,即形成三维二氧化硅超薄膜。通过改变正硅酸四乙酯的水解程度,膜的厚度在20-80nm可控。在820℃焙烧SiO2/聚合物形成的复合物可除去聚合物模板。三维SiO2超薄膜浸入某些高折射率的液体可形成光的全反射,通过测试此种液体折射率得到大孔二氧化硅的折射率为1.445。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 孔材料
• 1.1.1 多孔材料的定义和分类
• 1.1.2 多孔材料的应用简介
• 1.1.3 多孔材料的特点
• 1.1.4 溶胶-凝胶法结合模板技术制备多孔材料
• 1.2 大孔材料的制备
• 1.2.1 大孔聚合物材料制备方法
• 1.2.2 大孔无机材料制备方法
• 1.2.3 大孔材料的优势
• 1.3 聚合过程中的相分离
• 1.3.1 反应诱导相分离
• 1.3.2 相分离的研究方法
• 1.4 超声波
• 1.4.1 超声波技术
• 1.4.2 超声波在线跟踪技术
• 1.5 课题研究内容及意义
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 意义
• 2 实验
• 2.1 实验设计
• 2.2 主要仪器
• 2.3 实验药品和试剂
• 2.4 聚合物模板和大孔二氧化硅的制备过程
• 2.5 测试和表征
• 3 反应诱导相分离过程的超声波在线跟踪
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 固化反应
• 3.2.2 固化过程的超声波跟踪
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 相分离过程的物理模型
• 3.3.2 PEG1000 介质中不同浓度反应体系的超声波跟踪
• 3.3.3 PEG2000 介质中固化反应的超声波跟踪
• 3.3.4 不同固化剂用量对相分离的影响
• 3.3.5 反应温度对相分离的影响
• 3.4 小结
• 4 聚合物整体型模板的制备
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 环氧树脂的固化
• 4.2.2 形貌表征
• 4.2.3 吸收光谱和折射率
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 小结
• 2大孔材料'>5 利用环氧树脂基聚合物模板制备SiO₂大孔材料
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 环氧树脂基聚合物模板的制备
• 2大孔材料的制备'>5.2.2 三维SiO₂大孔材料的制备
• 5.2.3 表征
• 5.3 结果和讨论
• 5.4 小结
• 6 结论与创新
• 6.1 结论
• 6.2 创新
• 参考文献