β-环糊精聚合物的电场调控制备及其电流变性能研究

论文摘要

电流变材料因在汽车工程、医疗器械、液压工程和机器人工程等领域具有广泛的工业应用前景,而受到了越来越多的关注。根据电流变效应的原理,从化学设计合成的角度,设计合成合适交联度,适合极化成链的高分子电流变材料。在合成β-环糊精聚合物（β-CDP）时,利用电场的调控作用,智能合成了性能较为优良的水溶性β-环糊精聚合物,从而为电流变材料的合成提供了一种新的方法。本文采用简单的溶液合成的方法在不同电场调控下合成了一系列β-环糊精聚合物（β-CDP）。利用红外吸收光谱（FT-IR）、X-射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、超导傅立叶核磁共振谱（NMR）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）技术分别对所得材料的结构和形貌进行了表征分析。以β-环糊精聚合物为分散相配置成电流变液后,对所合成材料的介电系数、介电损耗、剪切应力、屈服应力等电流变性能进行了表征分析,探讨了电场对于合成高分子材料电流变性能的影响,给出了一些可能的合理解释,并得到了一些有意义的结论。详细内容如下所述：（1）用溶液法合成了5种水溶性β-环糊精聚合物（β-CDP） I,用FT-IR、SEM、 NMR、XRD对合成的β-环糊精聚合物的结构和形貌进行了表征。给Ⅰ中加入硅油配制成电流变液,对该电流变液的介电系数、剪切应力、屈服应力等进行了评价,发现电场对β-CDP的流变性能有一定的影响,电流变整体性能得到提高,但是呈现并不十分规律的现象。（2）在电场调控下,用改良的方法制备了3种水溶性β-环糊精聚合物Ⅱ,通过FT-IR、SEM等对材料的结构与形貌分别进行了表征。以β-CDP II颗粒为分散相,硅油为分散介质配制成电流变液,考查了产品的电流变性能。结果表明,电场的调控使Ⅱ的形貌与结构发生了明显变化,提高了以β-CDP为分散相电流变液的介电系数和剪切屈服应力,电流变效果显著优于传统方法合成的β-CDP为分散相的电流变液,为合成电流变材料开发了一种新方法。（3）把β-环糊精聚合物Ⅱ对2-羟基-3-奈甲酸（HNA）及1-（2-吡啶偶氮）-2-萘酚（PAN）分别进行了包合,通过SEM、FT-IR、NMR、XRD对样品的形貌与结构进行了表征,表明3-羟基-2-萘甲酸及1-2-吡啶偶氮-2-萘酚与主体β-CDP之间存在超分子作用。测试包合物的电流变性能发现,包合物的剪切应力较没包合前降低了很多,而屈服应力则几乎消失,但是包合物抗沉降性能良好。

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摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 电流变的发展历程

1.2 电流变原理与电流变液制备

1.2.1 电流变原理

1.2.2 电流变液制备

1.3 环糊精聚合物材料研究

1.3.1 环糊精

1.3.2 环糊精的交联聚合修饰

1.4 电场在化学合成中的应用

1.5 选题意义及研究内容

1.5.1 选题意义

1.5.2 本课题的主要研究内容

第2章电场下合成β-环糊精聚合物Ⅰ及其电流变性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分及表征

2.2.1 试剂

2.2.2 β-环糊精高分子聚合物Ⅰ的合成

2.2.3 交联度测试

2.2.4 电流变液的配置

2.2.5 表征仪器

2.3 结果和讨论

2.3.1 交联度

2.3.2 FT-IR分析

2.3.3 SEM分析

13CNMR分析'>2.3.4¹³CNMR分析

2.3.5 XRD分析

2.3.6 介电性能分析

2.3.7 流变性能分析

2.4 本章小结

第3章电场下合成β-环糊精聚合物Ⅱ及其电流变性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分及表征

3.2.1 试剂

3.2.2 β-环糊精高分子聚合物Ⅱ的合成

3.2.3 交联度的测定

3.2.4 电流变液的配制

3.2.5 表征仪器

3.3 结果和讨论

3.3.1 交联度

3.3.2 FT-IR分析

3.3.3 SEM分析

3.3.4 介电性能分析

3.3.5 流变性能分析

3.3.6 原理解释

3.4 本章小结

第4章 β-环糊精聚合物Ⅱ的包结及其电流变性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分及表征

4.2.1 试剂

4.2.2 β-环糊精聚合物Ⅱ包结3-羟基-2-奈甲酸

4.2.3 β-环糊精聚合物Ⅱ包结1-（2-吡啶偶氮）-2-萘酚

4.2.4 超分子电流变液的制备

4.2.5 表征仪器

4.3 结果与讨论

4.3.1 FT-IR分析

4.3.2 SEM分析

4.3.3 XRD分析

4.3.4 介电性能分析

4.3.5 流变性能分析

4.4 本章小结

第5章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间科研成果

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