發(fā)布時間：2020-05-08 06:28

【摘要】：Janus顆粒是集不同化學(xué)組分/性質(zhì)于一體,在功能/結(jié)構(gòu)上嚴(yán)格分區(qū)的各向異性材料。Janus顆粒表面具有不同的化學(xué)基團(tuán),為設(shè)計復(fù)雜的多功能性材料提供了基礎(chǔ)。本文旨在Janus納米片不同化學(xué)分區(qū)選擇性修飾功能性聚合物或基團(tuán),制備出多層結(jié)構(gòu)復(fù)合納米片,將其作為功能填料應(yīng)用到樹脂基復(fù)合材料中,研究其在復(fù)合體系中的分布以及對材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能的影響。主要研究內(nèi)容如下:1、Janus復(fù)合納米片在熱固性樹脂-環(huán)氧樹脂/液態(tài)丁腈橡膠(EP/LNBR)共混體系中的應(yīng)用研究。通過乳液界面溶膠凝膠方法合成一側(cè)為氨基,另一側(cè)為硅羥基的無機(jī)Janus納米片。將末端為酰氯的端羧基丁腈橡膠(CTBN)選擇性接枝到Janus納米片的氨基一側(cè),利用甲胺對CTBN末端殘余的羧基與酰氯封端,得NBR JN。隨后在NBR JN另一側(cè)的硅羥基上引入環(huán)氧基團(tuán),得到EP/NBR JN。EP/NBR JN對EP和LNBR表現(xiàn)出雙親性,將其作為增容劑引入到EP/LNBR的共混體系中。在熔融共混的過程中,EP/NBR JN會自發(fā)地遷移到兩相界面上,其中EP一側(cè)參與EP的固化反應(yīng)。EP/NBR JN降低LNBR的相區(qū)尺寸,提高界面的穩(wěn)定性。通過拉伸、沖擊、彎曲試驗,研究了EP/NBR JN添加量和LNBR/EP比例對復(fù)合材料機(jī)械性能的影響。在EP/NBR JN的作用下,應(yīng)力可以更容易地在EP相和LNBR相之間互相傳遞,從而提升了材料的韌性與強(qiáng)度。2、Janus復(fù)合納米片在熱塑性樹脂-聚甲基丙烯酸甲酯/聚苯乙烯(PMMA/PS)共混體系中的應(yīng)用研究。在無機(jī)Janus納米片的氨基一側(cè)選擇性修飾ATRP引發(fā)劑,再引發(fā)甲基丙烯酸甲酯(MMA)在該側(cè)聚合,并對該側(cè)末端的活性基團(tuán)利用NaN_3封端,得到PMMA JN。隨后,在PMMA JN的硅羥基一側(cè)引入氨基,通過類似方法聚合得到PS層,進(jìn)而得到PMMA/PS JN。將PMMA/PS JN作為增容劑,分別通過溶液共混法和熔融共混法對PMMA/PS共混體系進(jìn)行增容改性。在溶劑共混中,通過改變PMMA/PS JN的用量調(diào)節(jié)PMMA/PS兩相相區(qū)的尺寸與形貌,得到穩(wěn)定的雙連續(xù)結(jié)構(gòu)。在熔融共混中,PMMA/PS JN在剪切場作用下誘導(dǎo)PMMA/PS復(fù)合材料取向,獲得仿貝殼層狀復(fù)合材料。通過拉伸試驗,比較不同PMMA/PS JN添加量對復(fù)合材料機(jī)械性能的影響。PMMA/PS JN對PMMA和PS雙親,且增強(qiáng)了二者之間的連接,從而材料的韌性與強(qiáng)度均得到提高。3、多層復(fù)合納米片在熱固性樹脂-EP體系中的應(yīng)用研究。將無機(jī)Janus納米片的硅羥基一側(cè)改性為氨基后,通過酰胺化反應(yīng)使納米片兩側(cè)同時接枝CTBN,得到CTBN復(fù)合納米片。利用CTBN鏈末端的羧基與經(jīng)過處理的偶氮二異丁基脒鹽酸鹽(AIBA)結(jié)合,再引發(fā)少量的甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)聚合,得到多層PGMA-CTBN復(fù)合納米片。多層PGMA-CTBN復(fù)合納米片兩側(cè)接枝橡膠,具有增韌功能。同時,外表面接枝的少量GMA參與EP體系的固化反應(yīng)。將多層PGMA-CTBN復(fù)合納米片引入到EP體系,復(fù)合納米片在剪切力作用下呈有序取向排列,誘導(dǎo)EP體系形成仿貝殼層狀結(jié)構(gòu)。通過拉伸試驗,比較了多層PGMA-CTBN復(fù)合納米片添加量以及剪切處理對復(fù)合材料機(jī)械性能的影響。多層PGMA-CTBN復(fù)合納米片兩側(cè)含有橡膠,同時兩側(cè)均可以參與EP的固化反應(yīng),因此材料的韌性與強(qiáng)度均有所提升。
【圖文】：

圖 1.1 Janus 納米材料的典型形貌從形貌上看，兩側(cè)高度不對稱的特性使得 Janus 顆粒具備特殊的空間效應(yīng)性可以被用來研究自組裝及靶向識別等。多種多樣的 Janus 顆粒大致可以分

圖 1.3 CdS/FePt Janus 顆粒制備示意圖kubo 課題組[14-19]在利用聚合物之間相分離的方法制備 Janus 顆粒方面。將線性的聚苯乙烯（PS）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶于甲苯
【學(xué)位授予單位】：遼寧大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TB332

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本文編號：2654272