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化工新型材料 2022年第5期50卷 103-106,111页

作者：刘来伍具本植中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院大连116045 大连理工大学精细化工国家重点实验室大连116012

以邻苯二甲酸醋酸纤维素(CAP)为基体、丁二酸酐(SA)为助剂、双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)为固化剂制备了纤维素基可重塑vitrimer材料CAP-SA-DGEBA,并优化了反应条件。采用FT-IR、凝胶分数测试(Gf)、DSC、SRA、TGA等对CAP-SA-DGEBA进行了表... 详细信息

以邻苯二甲酸醋酸纤维素(CAP)为基体、丁二酸酐(SA)为助剂、双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)为固化剂制备了纤维素基可重塑vitrimer材料CAP-SA-DGEBA,并优化了反应条件。采用FT-IR、凝胶分数测试(Gf)、DSC、SRA、TGA等对CAP-SA-DGEBA进行了表征,结果表明,体系内部形成了共价交联网络,CAP-SA-DGEBA凝胶分数可达71.4%,材料的玻璃化转变温度为44℃,应力松弛时间随温度升高而快速降低,较CAP的热分解温度提高了121℃。对材料进行重塑形发现,材料具备可重塑性能,重塑后依然保持良好的机械性能。

关键词：纤维素基vitrimer 酯交换反应动态共价网络热重塑性能

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具有动态酯键的纤维素基vitrimer材料的制备与性能

具有动态酯键的纤维素基Vitrimer材料的制备与性能

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作者：刘来伍大连理工大学

学位级别：硕士

vitrimer材料因其内部含有可逆共价网络,在外界因素如热、光等刺激下可发生网络重组,实现拓扑结构的重排,而重排过程不会造成交联密度的改变,与传统热固性塑料相比,表现出可修复、可重塑回收利用等特点,有望解决传统热固性塑料难于回收... 详细信息

vitrimer材料因其内部含有可逆共价网络,在外界因素如热、光等刺激下可发生网络重组,实现拓扑结构的重排,而重排过程不会造成交联密度的改变,与传统热固性塑料相比,表现出可修复、可重塑回收利用等特点,有望解决传统热固性塑料难于回收的问题,因此vitrimer材料越来越受到人们的广泛关注。纤维素作为廉价易得的生物质资源,具有生物相容性良好、可生物降解等特点,对解决化石资源不足的问题有重要意义。本文以含有羧基的纤维素衍生物为主要原料,以双酚A二缩水甘油醚为固化剂,通过酯化反应制备了纤维素基vitrimer材料,并对制备条件进行了优化,对材料的机械性能、热压重塑进行了研究。本文首先以含羧基的醋酸纤维素邻苯二甲酸酯为主要原料,以双酚A二缩水甘油醚为固化剂,通过酯化反应制备了含有动态酯键的CAP-DGEBA薄膜。耐溶剂性能测试表明该材料有良好的耐有机溶剂性能,说明形成了三维网络结构;热重表征发现材料的热稳定性能较差,差示扫描量热分析表征发现材料没有明显的玻璃化转变温度;材料未表现出明显的可重塑性能。以微晶纤维素和丁二酸酐为原料,通过三种方法制备了不同取代度的含羧基的琥珀酰化纤维素,并以琥珀酰化纤维素为主要原料,双酚A二缩水甘油醚为固化剂,通过酯化反应制备了含有动态酯键的CESA-DGEBA薄膜,最终制备的薄膜产生了龟裂的现象,这可能与琥珀酰化纤维素在有机溶剂中溶解不佳有关;材料没有热压重塑性能。最后,以含有羧基的醋酸纤维素邻苯二甲酸酯为主要原料,以双酚A二缩水甘油醚为固化剂,添加少量丁二酸酐,制备了含有动态酯键的CAP-SA-DGEBA薄膜。CAP-SA-DGEBA的红外光谱表征显示环氧基峰的消失、丁二酸酐特征峰的消失,新出现了酯羰基峰,说明反应体系中成功进行酯化反应;通过热重分析测试发现,制备的CAP-SA-DGEBA热失重5%的分解温度相较于CAP而言提高了100℃以上;利用差示扫描量热技术分析发现,固化样品有明显的玻璃化转变现象,且随着固化温度提高和固化时间延长,玻璃化转变温度有所增加;耐溶剂性能测试发现材料在溶剂中出现溶胀现象,有较好的耐有机溶剂性能;应力松弛性能测试发现,CAP-SA-DGEBA可发生应力松弛;热膨胀测试发现,CAP-SA-DGEBA存在拓扑结构转变温度,说明了材料中含有β-羟基酯键;动态机械性能测试发现,最终条件下制备的CAP-SA-DGEBA的玻璃化转变温度为73℃;可通过热压方式对材料进行重新塑形,重塑后材料的机械性能能够得到基本保持,重塑形实验也验证了材料中动态酯键的存在。

关键词：纤维素基vitrimer 酯交换反应动态共价网络机械性能热重塑性能

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