本文選題：螺旋聚合物 + 納米復(fù)合材料��； 參考：《東南大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：高分子化合物具有抗腐蝕、密度低、功能多樣性等優(yōu)異的物理化學(xué)性能,使其在光電領(lǐng)域有巨大應(yīng)用潛力,尤其是分子尺度上的結(jié)構(gòu)變化和組成的可調(diào)性為實現(xiàn)人工調(diào)控材料的紅外發(fā)射率提供新的途徑。螺旋聚合物因其規(guī)整有序的高級分子結(jié)構(gòu)成為一類具有實用價值的低紅外發(fā)射率材料,精準有序的螺旋結(jié)構(gòu)能有效降低高分子化合物中不飽和基團的缺氫程度,從而改變分子的振動模式,將材料的紅外發(fā)射率降低至理想值。另外,將具有光學(xué)活性的螺旋聚合物與納米材料進行雜化,可充分利用無機納米粒子的量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng),增強高分子與無機納米粒子間的界面作用,進而降低有機無機雜化體系的紅外輻射能量。本文基于手性豆甾醇和非手性特戊酸,通過酰胺化反應(yīng)制備了兩種炔丙酰胺單體M1和M2,然后經(jīng)過金屬銠催化劑的配位聚合合成出M1單體的自聚物和一系列單體M1、M2的共聚物。將具有穩(wěn)定螺旋構(gòu)象的共聚物PA分別與酸化后的多壁碳納米管f-MWNTs和氧化石墨烯GO等納米碳材料進行復(fù)合,得到PA@f-MWNTs、PA@GO納米復(fù)合材料。采用傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、核磁(NMR)、紫外-可見光譜(UV-vis)、圓二色光譜(CD)、凝膠滲透色譜(GPC)、X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)、熱重分析(TGA)等方法表征了螺旋聚合物及其納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能,同時測試了它們在8-14μm的紅外發(fā)射率。實驗結(jié)果總結(jié)如下:1.螺旋聚合物的合成、表征及其紅外輻射特性基于豆甾醇的手性N-炔丙酰胺單體M1在銠金屬催化劑的配位聚合作用下聚合成為分子量適中且分布均勻的螺旋聚乙炔分子poly(M1),側(cè)鏈中N-H鍵、C=O鍵等化學(xué)鍵形成分子間或分子內(nèi)氫鍵產(chǎn)生的不對稱作用力是構(gòu)建和維持螺旋構(gòu)象的重要驅(qū)動力,其中酰胺基的N-H鍵和C=O鍵選擇性參與了分子間和分子內(nèi)氫鍵,而酯結(jié)構(gòu)中的C=O鍵主要參與形成分子內(nèi)氫鍵。聚合物螺旋結(jié)構(gòu)的的穩(wěn)定性和規(guī)整度受多種因素影響,如催化劑含量、溶劑等。將M1與另一種基于特戊酸的N-炔丙酰胺單體M2聚合,以不同單體配比合成出一系列分子量適中且分布均勻的光學(xué)活性共聚物。從共聚物的圓二色譜中可發(fā)現(xiàn),共聚物螺旋結(jié)構(gòu)的有序性隨組分變化發(fā)生顯著改變,當M1與M2摩爾配比為1:2時,分子側(cè)鏈氫鍵作用力與空間排斥力達到最佳的協(xié)同效應(yīng),共聚物Poly(M10.33-co-M20.67)達到最有序、最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),并表現(xiàn)出最高的光學(xué)活性。通過測定材料的紅外發(fā)射率值發(fā)現(xiàn),螺旋聚合物的結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定,其紅外發(fā)射率值也越低,共聚物Poly(M10.33-co-M20.67)的紅外發(fā)射率可低至 0.536。2.螺旋聚炔與多壁碳納米管的復(fù)合及其紅外輻射特性用高溫濃酸蒸汽氧化多壁碳納米管,使其表面帶有含氧的活性基團,采用溶液共混的方法將螺旋聚合物包覆在碳納米管的表面,制備得到PA@f-MWNTs納米復(fù)合粒子。從表征結(jié)果可以看出復(fù)合過程僅發(fā)生在碳納米管的表面,聚合物分子與以纏繞的方式均勻地包覆在其表面,碳納米管內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)沒有遭到破壞。復(fù)合納米粒子仍具有較好的光學(xué)活性和熱穩(wěn)定性。相比于純的碳納米管,PA@f-MWNTs納米復(fù)合粒子的紅外發(fā)射率有所下降,表明聚合物分子與碳納米管表面的π-π軛作用和電子轉(zhuǎn)移有助于降低復(fù)合物的紅外發(fā)射率。3.螺旋聚炔與氧化石墨烯的復(fù)合及其紅外輻射特性通過溶液共混的方法將螺旋聚合物與氧化石墨烯進行復(fù)合,制備了 PA@GO納米復(fù)合物。復(fù)合過程中聚合物仍保持一定的螺旋二級結(jié)構(gòu),并以無規(guī)則的島狀聚集狀態(tài)附著在氧化石墨烯層的表面,PA結(jié)構(gòu)中特殊官能團與氧化石墨烯片層上的含氧基團形成氫鍵對于提高聚合物螺旋結(jié)構(gòu)的有序度具有極大作用。該PA@GO納米粒子的紅外發(fā)射率(ε=0.593)低于PA與GO的直接混合物的紅外發(fā)射率(ε=0.704),表明通過結(jié)合有機無機的界面作用和螺旋聚合物的光學(xué)活性能有效地降低納米材料的紅外發(fā)射率。
[Abstract]:Polymer compounds have excellent physical and chemical properties such as corrosion resistance, low density, functional diversity and so on. They have great potential in the field of photoelectric applications, especially the structural changes and composition of molecular scales to provide a new way to realize the infrared emissivity of artificial control materials. The molecular structure becomes a kind of low infrared emissivity material of practical value. The accurate and ordered spiral structure can effectively reduce the degree of hydrogen deficiency of the unsaturated group in the polymer, thus change the molecular vibration mode and reduce the infrared emissivity of the material to the ideal value. The material is hybrid, which can make full use of the quantum size effect and surface effect of inorganic nanoparticles, enhance the interfacial action between the polymer and the inorganic nanoparticles, and then reduce the infrared radiation energy of the organic and inorganic hybrid system. In this paper, two kinds of propargides are prepared by the acylation reaction of chiral and chiral amyl The monomer M1 and M2 were synthesized by the coordination polymerization of the metal rhodium catalyst, and the polymer of M1 monomer and a series of monomer M1, M2 copolymers were synthesized. The copolymers with stable spiral conformation PA were combined with the acidified carbon nanotube f-MWNTs and graphene oxide GO and so on, and PA@f-MWNTs, PA@GO nanocomposites were obtained. Materials. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), nuclear magnetic (NMR), ultraviolet visible spectrum (UV-vis), circular two color spectroscopy (CD), gel permeation chromatography (GPC), X ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X ray photoelectron spectroscopy (XPS), thermogravimetric analysis (TGA) and other methods have been used to characterize the structure and structure of the spiral polymer and its nanocomposites. Performance, and test their infrared emissivity at 8-14 m. The results are summarized as follows: 1. the synthesis, characterization and infrared radiation characteristics of 1. helix polymers are based on the coordination polymerization of the RH metal catalyst, which is based on the coordination polymerization of the rhodium metal catalyst, and becomes a moderately molecular and evenly distributed polyacetylene molecule pol Y (M1), the chemical bonds, such as N-H bonds and C=O bonds in the side chain, form the asymmetric forces produced by the intermolecular or intramolecular hydrogen bonds. The N-H and C=O bonds of the amide group selectively participate in the intermolecular and intramolecular hydrogen bonds, while the C=O bonds in the ester structure are mainly involved in the formation of intramolecular hydrogen bonds. Polymer snail. The stability and regularity of the spin structure are influenced by a variety of factors, such as the content of the catalyst, the solvent and so on. A series of optical active copolymers with moderate molecular weight and uniform distribution are synthesized by the polymerization of M1 and a N- propargamide monomer based on the different monomers based on the different monomers. From the round two chromatography of the copolymer, the copolymer snails can be found. When the molar ratio of M1 to M2 is 1:2, the best synergistic effect is reached between the hydrogen bond force of the molecular side chain and the spatial repulsion force. The copolymer Poly (M10.33-co-M20.67) reaches the most ordered, most stable structure and shows the highest optical activity. By measuring the infrared emissivity of the material. It is found that the structure of the spiral polymer is more stable and its infrared emissivity is lower. The infrared emissivity of the copolymer Poly (M10.33-co-M20.67) can be lower to the compound of 0.536.2. spiral polyacetylene and multi wall carbon nanotube and its infrared radiation characteristics by oxidation of multi wall carbon nanometers with high temperature concentrated acid steam, which makes the surface with the active group containing oxygen. PA@f-MWNTs nanocomposite particles are prepared by coating the spiral polymer on the surface of the carbon nanotube. From the result of the characterization, it can be seen that the composite process only occurs on the surface of the carbon nanotube. The polymer molecules are uniformly coated on the surface of the nanotube, and the crystal structure inside the carbon nanotubes has not been destroyed. The composite nanoparticles still have good optical activity and thermal stability. Compared with pure carbon nanotubes, the infrared emissivity of PA@f-MWNTs nanocomposite particles has been reduced. It is indicated that the pion binding and electron transfer of polymer molecules on the surface of carbon nanotubes and electron transfer can help to reduce the infrared emissivity of the complex.3. spiral polyacetylene and graphite oxide. The composite of alkene and its infrared radiation are mixed with the solution of solution by mixing the spiral polymer and graphene oxide, and the PA@GO nanocomposites are prepared. The polymer still maintains a certain spiral two structure and adheres to the surface of the oxygen fossils in the amorphous state of the island, and the special officer in the PA structure. The formation of hydrogen bonds between the energetic group and the oxygen containing groups on the graphene oxide layer has a great effect on improving the order of the polymer spiral structure. The infrared emissivity of the PA@GO nanoparticles (epsilon =0.593) is lower than the infrared emissivity of the direct mixture of PA and GO (epsilon =0.704), indicating the interaction of organic-inorganic interfaces and spiral polymers. Optical activity can effectively reduce the infrared emissivity of nanomaterials.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O632.17;TB33

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本文編號：1900577