【摘 要】
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热响应形状记忆凝胶是一种常见的热刺激响应材料。在本文中以超快量热技术表征研究了以丙烯酸十八酯(SA)和N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)为共聚单体,通过本体聚合制备的两种无规共聚物型热响应形状记忆凝胶(WT凝胶:SA:DMAA=1:1。TT凝胶:SA:DMAA=0.75:1)。通过采用商业化仪器闪速量热仪Flash DSC,我们系统地研究了两种凝胶及其相应均聚物的结晶和玻璃化转变行为,并比较了无规
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热响应形状记忆凝胶是一种常见的热刺激响应材料。在本文中以超快量热技术表征研究了以丙烯酸十八酯(SA)和N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)为共聚单体,通过本体聚合制备的两种无规共聚物型热响应形状记忆凝胶(WT凝胶:SA:DMAA=1:1。TT凝胶:SA:DMAA=0.75:1)。通过采用商业化仪器闪速量热仪Flash DSC,我们系统地研究了两种凝胶及其相应均聚物的结晶和玻璃化转变行为,并比较了无规共聚物和均聚物的等温结晶动力学。在第一章中,我们介绍了热响应形状记忆聚合物的发展现状和应用前景。首先,我们具体介绍了形状记忆聚合物的概念、分类及发展历史。接下来,我们具体介绍了热响应形状记忆聚合物的定义与基本概念,并从熵弹性的角度总结了热致形状记忆效应的分子机理。最后,我们归纳了热响应形状记忆聚合物的设计原理,并以热响应形状记忆凝胶为例介绍了其在工业和生物医药领域的潜在应用。在第二章中,我们分为两小节介绍了聚合物的物理转变,特别是结晶和玻璃化转变,包括概念、基本理论和量热学研究进展等。在第一小节,我们主要介绍了聚合物结晶的热力学和动力学。其中,热力学方面主要包括热力学基本概念,结晶聚合物的结构模型和吉布斯-汤姆森熔点降低公式等。而动力学方面则包括经典的成核理论、成核速率的动力学方程以及晶体生长理论等。在第二小节,我们主要介绍了玻璃化转变的概念和基本理论等,包括玻璃化转变的冷却速率依赖性和结构松弛。在本章每小节中还介绍了快速扫描量热法在聚合物结晶和玻璃化转变领域的新进展。在第三章中,我们详细介绍了实验的相关细节,主要包括样品制备、对表征仪器Flash DSC的介绍和实验步骤等。首先,我们介绍了单体的分子结构,样品的投料比及简要合成步骤。其次,我们详细介绍了Flash DSC仪器的特点及优点,芯片传感器的结构和原理,以及测试原理和注意事项等。最后,我们介绍了切样方法和具体的实验步骤,主要包括消除热历史、熔体的降温测试、快冷熔体的升温测试和等温结晶等。在第四章中,通过Flash DSC测试我们对两种共聚物凝胶的结晶和玻璃化转变进行了热分析表征。另外,我们还与均聚物的平行实验结果进行了比较。结果表明,相比于WT凝胶,由于共聚单体对共聚物结晶的化学限制,较低的SA含量(TT凝胶)抑制了其支链的结晶,同时提高了主链DMAA序列的玻璃化转变温度。SA序列的结晶与DMAA序列的玻璃化转变在体温附近存在动力学竞争作用。最终在冷却时,与不透明的WT相比,在TT凝胶中玻璃化转变优先于结晶作用,从而在保存形状记忆性能的情况下获得更高的凝胶透明度。为了确定化学受限的影响,我们进一步比较了共聚物WT凝胶与均聚物的等温结晶动力学。第五章是总结与展望。
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