烯丙基异丁基POSS/聚丁二烯纳米杂化材料的制备和结构研究

论文摘要

本文采用阴离子聚合的方法,以单官能团笼型烯丙基异丁基POSS（Allyllsobutyl POSS）和丁二烯为聚合单体,以正丁基锂为引发剂,环己烷为溶剂,四氢呋喃（THF）和乙基四氢糠基醚（ETE）为调节剂,在国内外首次实现了活性阴离子引发聚合制备POSS/聚丁二烯（PB）纳米杂化材料。研究了聚合反应条件、调节剂种类、调节剂用量、POSS单体含量等因素对聚合反应、POSS/聚丁二烯（PB）纳米杂化材料的聚合反应动力学和共聚物微观结构的影响。通过核磁和红外测试手段进行表征,结果表明POSS与丁二烯单体发生了聚合形成了POSS/PB纳米杂化材料。确定了聚合的反应温度为50℃和70℃,聚合时间为2-3小时。研究了调节剂对聚合反应的影响,研究表明,在调节剂ETE存在的情况下,升高聚合温度对缩短整个聚合时间和加快整个反应的聚合速率有影响。随着调节剂ETE的增加,缩短了聚合时间,增加了转化率,调节剂是影响反应速率的关键因素,其影响效果比单纯温度的影响明显有效。随着ETE含量的增加,产物的1,2结构随之增加,ETE的加入量以0.5～1倍为宜。当加入POSS以后,聚合后的POSS/PB纳米杂化材料中PB的1,2结构增加。调节剂ETE比THF具有更高的调节反应速率的能力,通过GPC测试表明POSS的加入,使聚合物的分子量分布变宽,分子量降低,随着POSS含量的增加,分子量分布指数变化不大,在1.4-1.6之间。X射线衍射表明,当POSS含量增加到一定程度时,POSS开始聚集,并且随着含量的增加,聚集严重。透射电镜谱图也证明了这一结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第1章 文献综述
• 1.1 POSS结构及其特点
• 1.1.1 POSS的结构
• 1.1.2 POSS的特点
• 1.1.3 POSS的应用
• 1.2 POSS/聚合物基纳米杂化材料的意义
• 1.3 POSS/聚合物基纳米杂化材料的研究进展
• 1.3.1 POSS/聚合物基纳米杂化材料的制备方法
• 1.3.2 POSS/聚合物基纳米杂化材料的结构和性能的研究
• 1.4 丁二烯的活性阴离子聚合
• 1.4.1 活性阴离子聚合机理研究
• 1.4.2 引发剂类型
• 1.4.3 阴离子活性聚合动力学
• 1.4.4 丁二烯聚合反应机理
• 1.4.5 影响丁二烯微观结构的因素
• 1.5 课题的目的和任务
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验仪器、装置、原料及药品
• 2.1.1 主要实验仪器及装置
• 2.1.2 实验原料及药品
• 2.2 实验原料预处理
• 2.2.1.铬酸洗液的配制
• 2.2.2 乙基四氢糠基醚（ETE）的合成
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 聚合瓶实验操作流程
• 2.3.2 动力学实验
• 2.4 分析测试及表征
• 2.4.1 微观结构表征
• 2.4.2 分子量表征（GPC）
• 2.4.3 X-Ray表征
• 2.4.4 透射电镜分析（TEM）
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 POSS/PB纳米杂化材料的合成与表征
• 3.1.1 反应条件（温度）对聚合反应的影响
• 3.1.2 不同种类调节剂对聚合反应的影响
• 3.1.3 调节剂加入量对聚合反应的影响
• 3.1.4 聚合反应动力学的研究
• 3.1.5 小结
• 3.2 各种因素对POSS/PB纳米杂化材料微观结构影响的研究
• 3.2.1 不同POSS含量的影响
• 3.2.2 不同调节剂的影响
• 3.2.3 小结
• 3.3 POSS/PB纳米杂化材料的分子量及分子量分布的研究
• 3.4 POSS/PB纳米杂化材料聚集态结构的研究
• 第4章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历