《介觀粒子在聚合誘導粘彈相分離中的作用機制研究》是依託復旦大學，由余英豐擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：介觀粒子在聚合誘導粘彈相分離中的作用機制研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：余英豐
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
介觀粒子改性多元聚合物體系時，通過結合介觀效應和聚合物相分離等多重因素，在很低的用量下，就能夠完全改變材料的相結構和性能。其中，介觀粒子尺寸、表面屬性和形狀對相分離具有重要影響。.申請人前期系統的研究了聚合誘導粘彈相分離的各項影響因素。最近研究發現：在介觀粒子改性非極性聚合物-熱固性樹脂體系，由於介觀粒子與長鏈聚合物間的吸附和纏結，在細化相結構的同時，形成了介觀粒子分布在其並不親和的非極性聚合物相及相界面的反常結構，使材料結構和性能發生大幅轉變。.本項目擬通過對不同尺寸和形狀的介觀粒子進行表面接枝改性，重點研究其對聚合誘導粘彈相分離的動力學影響。通過調整介觀粒子表面屬性、聚合物以及反應性溶劑體系的相容性，進而調整聚合物屬性和聚合速度等其他因素，確定介觀粒子在不同熱力學與動力學對比相分離中的作用機制；理解介觀粒子存在下相結構演化與流變等粘彈性能的相互影響關係；初步建立材料結構與性能間的聯繫。
結題摘要
本項目研究發現介觀粒子對聚合誘導粘彈相分離具有明顯的強化粘彈效應，即介觀粒子通過其表面與慢動力學相鏈纏繞而阻礙相分離發展，其作用程度主要依賴於所添加介觀粒子的總表面積。 通過光學顯微鏡（OM），時間分辨光散射（TRLS），掃描電子顯微鏡（SEM），透射電子顯微鏡（TEM）等手段研究了尺寸介於納米到微米間的不同粒子對聚醚碸/環氧樹脂、聚醚碸/氰酸酯樹脂、聚苯乙烯/環氧樹脂及聚醯亞胺/環氧樹脂等熱塑性改性熱固性樹脂體系聚合誘導相分離行為的影響，並對比研究了改性體系的熱機械性能。 OM、TRLS和SEM結果顯示介觀粒子的加入使熱塑性改性熱固性樹脂共混體系相分離中的相尺寸變小、相結構精細化，使慢動力學相的鬆弛速率變慢，其形成的網狀結構變的更難鬆弛分解，相分離表現出更強的粘彈性； DSC研究結果表明介觀粒子作為惰性粒子加入共混物中未改變相分離霧點時環氧樹脂固化轉化率，對共混體系的熱力學性質影響不大，介觀粒子對共混體系相分離的影響主要是由動力學因素影響所導致的；TEM結果顯示介觀粒子主要分布於動力學性質較慢的熱塑性樹脂富集相中以及兩相界面上，而動力學較快的環氧樹脂富集相中基本不存在，說明介觀粒子是通過與慢動力學相的相會作用來影響相分離行為的，我們認為這種作用是分子鏈的纏繞作用。 同樣添加量下，介觀粒子的尺寸越小，對相結構細化越明顯，強化粘彈效應越顯著；增加粒子用量和降低尺寸具有類同效應，即介觀粒子總表面積決定了其與慢動力學相作用的大小。當固化溫度升高或固化速率減慢時，共混體系的動力學不對稱性因此變小或消失，介觀粒子的強化粘彈效應也隨之減弱或消失。而即使表面積較小的大尺寸粒子，在具有強烈動力學不對稱的相分離體系，同樣具有“強化粘彈效應”。 加入介觀粒子導致相結構細化，拉伸強度、斷裂伸長率和楊氏模量均有所提高。
