聚醚砜/聚醚醚砜共聚物的序列分布与性能相互关系研究

论文摘要

本文从分子设计角度出发,设计并合成了一系列具有相同组成（50/50）不同序列分布的聚醚砜（PES）/聚醚醚砜（PEES）共聚物。通过反门控去偶13C NMR对共聚物的序列结构进行了表征;同时采用示差扫描量热分析（DSC）、热重分析仪（TGA）、X射线衍射、动态力学分析（DMA）等手段对共聚物的热性能、物理老化行为、近程结构、力学性能随共聚物的序列分布的变化规律进行了研究。通过TGA对共聚物的热分解动力学研究表明,五种共聚物在氮气、空气条件下具有不同的热分解机理,并且共聚物的序列分布对热分解动力学影响较大。通过对比分析无规、交替、嵌段共聚物的物理老化行为,首次得到三种共聚物的松弛时间及表观活化能,证明了交替共聚物在物理老化过程中,分子链段更容易运动及趋向有序排列;同时用透射电镜（TEM）、X射线衍射径向分布函数（X-RDF）等手段证明了三种共聚物在热处理后均形成了某种局部有序结构,其中交替共聚物形成的有序结构最为明显;共聚物的动态力学行为和拉伸性能的研究进一步表明高分子链的序列分布对材料的性能影响较大。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 聚芳醚砜的研究及发展历程
• 1.2.1 聚芳醚砜简介
• 1.2.2 聚芳醚砜的合成
• 1.2.3 聚芳醚砜树脂的结构与性能关系
• 1.2.3.1 分子结构与热性能关系
• 1.2.3.2 分子结构与力学性能关系
• 1.2.4 聚芳醚砜的改性研究
• 1.2.4.1 共聚改性
• 1.2.4.2 共混改性
• 1.2.4.3 端基修饰
• 1.2.4.4 聚醚砜树脂的功能化
• 1.2.5 聚芳醚砜的聚集态结构
• 1.2.5.1 结晶性聚芳醚砜
• 1.2.5.2 非晶性聚芳醚砜
• 1.3 物理老化行为
• 1.3.1 物理老化简介
• 1.3.2 物理老化研究方法
• 1.3.2.1 正电子湮灭寿命谱（Positron annihilation life time spectroscopy）
• 1.3.2.2 光致变色探针和标识技术（Photochromic probes and labels）
• 1.3.2.3 小角X光散射（Small angle X-ray scattering）
• 1.3.2.4 荧光光谱（Fluorescence spectroscopy）
• 1.3.2.5 电子自旋共振谱（Electron spin resonance spectroscopy）
• 1.3.2.6 调幅式示差扫描量热计（Modulated differential scan calorilmeter,MDSC）
• 1.3.3 物理老化理论模型
• 1.3.3.1 自由体积理论（Free volume theory）
• 1.3.3.2 RSC理论（Robertson-Simha-Curro theory）
• 1.3.3.3 KWW方程
• 1.3.3.4 Moynihan模型
• 1.3.3.5 KAHR模型（Kovacs-Aklonis-Hutchin-son-Ramos theory）
• 1.3.3.6 藕合模型（Coupling model）
• 1.3.3.7 凝聚缠结模型（Cohesional entanglement model）
• 1.4 X射线衍射径向分布函数
• 1.4.1 概述
• 1.4.2 径向分布函数及其计算过程
• 1.4.3 X射线衍射径向分布函数计算示例
• 1.5 本论文的设计思想
• 参考文献
• 第二章 实验部分
• 2.1 合成原料和试剂
• 2.1.1 所用原料与试剂
• 2.1.2 原料的精制
• 2.2 表征手段与测试方法
• 2.2.1 分子量和分子量分布的表征
• 2.2.2 核磁共振法（NMR）
• 2.2.3 DSC和ADSC法
• 2.2.4 透射电镜法（TEM）
• 2.2.5 分子荧光光谱法
• 2.2.6 动态力学性能测试（DMA）
• 2.2.7 广角X-ray 衍射的测试（WAXD）
• 2.2.8 流变性能的测试
• 2.2.9 拉伸性能的测试
• 2.3 共聚物的合成与表征
• 2.3.1 PES-PEES 无规共聚物的合成
• 2.3.2 PES-PEES 交替共聚物的合成
• 2.3.2.1 氯封端对苯二酚三聚体（ClHQ3）的合成
• 2.3.2.2 交替共聚物的合成
• 2.3.3 PES-PEES 嵌段共聚物的合成
• 2.3.3.1 PES and PEES 齐聚物的合成
• 2.3.3.2 AnBn型嵌段共聚物的合成
• 2.3.4 共聚物的表征
• 2.3.4.1 分子量的表征
• 2.3.4.2 共聚物序列分布的表征
• 2.4 测试样品的制备
• 2.4.1 透射电镜样品的制备
• 2.4.2 物理老化样品的制备
• 2.4.3 拉伸样品的制备
• 2.4.4 X-ray 衍射样品的制备
• 2.5 小结
• 参考文献
• 第三章 共聚物的热性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 共聚物的玻璃化转变温度与序列结构的关系
• 3.3 共聚物的热分解反应动力学
• 3.3.1 非等温热分解反应动力学
• 3.3.1.1 氮气气氛下非等温热分解动力学研究
• 3.3.1.2 空气气氛下非等温热分解动力学研究
• 3.3.2 等温热分解反应动力学
• 3.3.2.1 氮气气氛下等温热分解动力学研究
• 3.3.2.2 空气气氛下等温热分解动力学研究
• 3.4 小结
• 参考文献
• 第四章 共聚物的物理老化行为
• 4.1 引言
• 4.2 共聚物序列分布对物理老化的影响
• 4.2.1 共聚物物理老化的DSC研究
• 4.2.2 共聚物物理老化的ADSC研究
• 4.2.2.1 调制型DSC
• 4.2.2.2 共聚物热焓松弛过程的动力学分析
• 4.3 小结
• 参考文献
• 第五章 共聚物的近程结构与力学性能关系研究
• 5.1 引言
• 5.2 X射线衍射径向分布函数（X-RDF）研究
• 5.3 共聚物的形态结构
• 5.3.1 热处理对形态的影响
• 5.3.2 外场对形态的影响
• 5.4 分子荧光光谱的研究
• 5.5 共聚物的动态力学行为研究
• 5.6 共聚物的拉伸行为
• 5.7 共聚物的流变行为
• 5.8 小结
• 参考文献
• 第六章 结论
• 致谢
• 作者简历
• 学术成果
• 中文摘要
• Abstract