利用糠醛及其衍生物制备本征型自修复聚合物

作     者：曹星星 

作者单位：江西科技师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：程传杰

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：糠醛 衍生物 本征型自修复 聚合物 

摘      要：自修复高分子材料由于其本身内置有修复物理损伤的能力,能够有效地防止灾难性事故和延长材料的使用时间,引起了各国科研工作者的广泛关注。需要修复的物理损伤可以是机械变形导致断裂,化学腐蚀和辐射降解等,为进一步加深对本征型自修复聚合物的研究和应用,本文利用可再生资源糠醛为起始原料合成了一系列功能小分子化合物,然后将这些小分子通过可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)或合成聚氨酯,最后通过交联反应制备了具有修复性能的聚合物,并利用扫描电子显微镜(SEM)证实了这些聚合物具有良好的修复性能。本论文主要内容包括:1.以糠醛为原料,利用Baylis-Hillman反应制备了一系列糠基丙烯酸酯类小分子化合物,通过对可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)的研究,首先合成了RAFT试剂三硫代碳酸酯,然后将糠基丙烯酸甲酯进行RAFT聚合,最后再与双马来酰亚胺(BMI)以不同比率交联得到交联聚合物。并进行热、耐溶剂性以及修复效率等相关性能测试,研究发现,当F/M比值为2/1时,有最佳的修复效率,修复率可达到85%,经过反复的自修复测试,表明所制备的聚合物能在同一损伤位置进行多次修复。2.以糠基丙烯酸羟乙酯为原料,分别与TDI和HDI反应得到两种聚氨酯,然后与双马来酰亚胺发生交联反应得到交联聚氨酯PU-1、PU-2。然后进行热、力、耐溶剂性、自修复等相关性能测试,PU-1、PU-2有很好的耐高温性,二者均有较高的玻璃化转变温度,在自修复性能方面,这两种交联聚氨酯都具有很好的修复性能,经过5小时的热修复,修复效率分别可达到88%和85%。3.以5-羟甲基糠醛为原料,制备了含有两个羟基的功能小分子,再与TDI和HDI合成聚氨酯,最后通过与双马来酰亚胺(BMI)交联反应得到两种修复性能良好交联聚氨酯PU-3、PU-4。PU-3、PU-4有较好的热学性能以及抗溶剂效应,对PU-3、PU-4修复性能研究发现:这两种交联聚氨酯均具有良好的修复性能,修复率分别可达到91%和95%,与PU-1、PU-2相比,修复率明显提高。