【摘要】：本論文從聚合物分子設(shè)計(jì)角度出發(fā),采用與甲基丙烯酸異冰片酯或含氟甲基丙烯酸酯共聚、化學(xué)交聯(lián)和改變聚合物鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等方法對聚(甲基)丙烯酸甲酯改性,系統(tǒng)研究了聚合物化學(xué)組成、含氟量、交聯(lián)程度和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化對聚合物薄膜熱學(xué)、耐化學(xué)溶劑、疏水和光學(xué)性能的影響。研究表明:交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可有效降低聚合物薄膜的光學(xué)雙折射;通過形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)限制鏈段運(yùn)動可顯著提高材料的玻璃化溫度和熱分解溫度以及耐溶劑性能;通過引入全氟烷基可提高材料的疏水性能,尤其是含氟星型嵌段聚合物結(jié)構(gòu)使得含氟鏈段更易于在薄膜表面富集,從而可進(jìn)一步提高材料疏水能力,有利于保持光學(xué)器件在潮濕條件下的性能穩(wěn)定性。本論文的具體研究內(nèi)容概述如下:合成了雙官能團(tuán)雙酚A型二甲基丙烯酸酯,將其作為交聯(lián)劑與甲基丙烯酸異冰片酯和丙烯酸丁酯共聚,制備了交聯(lián)的聚(甲基)丙烯酸酯薄膜。交聯(lián)共聚物薄膜的起始分解溫度高于300℃,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于200℃。確立了交聯(lián)共聚薄膜的成膜條件,研究了交聯(lián)劑含量對薄膜熱性能及光學(xué)性能的影響。通過改變交聯(lián)劑的含量,可以實(shí)現(xiàn)薄膜折射率在1.47-1.54范圍內(nèi)的線性調(diào)節(jié),交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)賦予了薄膜較低的雙折射率和良好的熱性能。合成了全氟辛酸2-羥基-3-甲基丙烯酰氧基丙酯(FGOA),將其與甲基丙烯酸甲酯共聚得到線形含氟聚甲基丙烯酸甲酯無規(guī)共聚物,再利用含氟側(cè)基所含羥基進(jìn)行酯化反應(yīng)引入可交聯(lián)C=C雙鍵,熱交聯(lián)處理后得到含氟交聯(lián)聚合物薄膜。將線形共聚物薄膜和交聯(lián)薄膜的熱性能、表面形貌、疏水性能及光學(xué)性能進(jìn)行對比,研究了交聯(lián)結(jié)構(gòu)對薄膜性能的影響。隨著含氟量的增加,兩種共聚物薄膜都出現(xiàn)折射率降低、熱光系數(shù)增大的趨勢,且均表現(xiàn)出低雙折射率。交聯(lián)共聚物的含氟量越高,交聯(lián)密度越大,耐溶劑性和熱性能越好。交聯(lián)共聚物的Tg均高于111 ℃,比線形共聚物提高了 11-88 ℃。引入含氟單體可以提高聚合物薄膜的疏水性,降低潮濕環(huán)境對材料穩(wěn)定性的影響,并且碳氟鍵代替碳?xì)滏I也可以降低材料在通訊波段的吸收損耗。合成了新型四官能團(tuán)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)引發(fā)劑:四(4-(1-溴乙基)苯基)硅烷(BTES),研究了 BTES引發(fā)甲基丙烯酸甲酯ATRP聚合的反應(yīng)動力學(xué)。以BTES為引發(fā)劑,先后引發(fā)MMA和FGOA兩種單體的ATRP聚合,得到了以四苯基硅為核、以FGOA為末端鏈段的星形氟化嵌段共聚物,研究了星型嵌段共聚物結(jié)構(gòu)對聚合物薄膜的熱性能、表面形貌和疏水性能及光學(xué)性能的影響。所制備的氟化星型嵌段共聚物F-PMMA具有窄的分子量分布(≤1.30),在常用有機(jī)溶劑中溶解性優(yōu)異,成膜性良好;其Tg在110-120 ℃之間,光學(xué)雙折射極低,在1550 nm波長處測試的雙折射處接近于0。將星形氟化嵌段共聚物的羥基酯化后引入可交聯(lián)C=C雙鍵,熱交聯(lián)處理后得到星形氟化嵌段共聚物交聯(lián)聚合物薄膜。交聯(lián)處理后的聚合物薄膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于150 ℃。由于含氟鏈段位于分子鏈末端,減少了交聯(lián)結(jié)構(gòu)對含氟基團(tuán)向薄膜表面遷移的不利影響,使得交聯(lián)的星形氟化嵌段共聚物在熱性能和耐溶劑性能顯著改善的同時(shí),仍表現(xiàn)出較好的疏水性能。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O633.14

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2369163