功能型超支化聚合物的合成及应用

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超支化聚合物结构同树形大分子类似,其支化度比树形大分子要小,但比一般支化聚合物要大得多。由于其高度支化的结构,超支化聚合物表现出许多线型聚合物所不具有的特殊性能,如分子链缠结少、结晶困难、溶解性好、粘度低,而且具有大量可供改性的活性端基,此外超支化聚合物内部还具有独特的微孔结构,这些独特的结构和性能,使它们在聚合物共聚、共混、增韧、高固含量涂料、高分子液晶、光电材料、医用材料等领域有着诱人的应用前景;另一方面,与树枝形大分子相比,超支化聚合物合成工艺简单,一般采用“一步法”或者“准一步法”即可合成,成本较低,具有工业化生产的市场前景。本文在查阅大量国内外文献的基础上,主要做了以下探索性的工作:   1.端环氧基超支化聚合物的合成、表征及其在水性环氧树脂中的应用以甲基丙烯酸甲酯和二乙醇胺反应合成出AB2型单体,再通过引入中心核分子三羟甲基丙烷,利用“一步法”合成了一种端羟基超支化聚酯;再将其与环氧氯丙烷进行开环反应,最后在碱性条件下闭环,得到一种端环氧基超支化聚酯。通过红外谱图、核磁氢谱、凝胶色谱、热重分析等手段对其结构和性能分别进行了表征和研究,并对其特性粘度进行了测定。结果表明成功合成出了一种具有低粘度、性能稳定的端环氧基超支化聚合物。然后,将其作为改性添加剂以不同质量比例加入到水性环氧树脂的制备中去,对所制得的水性环氧树脂分散液的粘度、表面张力等物理性能进行了测定,并测得了其固化后膜表面的接触角,结果表明所合成的水性环氧树脂具有较好的稳定性,较小的表面张力;交联结构的引入,提高了此类水性环氧树脂作为涂料和胶黏剂材料时对基材的浸润性能,且固化产物具有较好的耐水性能。   2.超支化荧光聚合物的合成、表征、荧光性能研究及其在水性环氧树脂中的应用以甲基丙烯酸甲酯和二乙醇胺反应合成出的AB2型单体,然后引入中心核三羟甲基丙烷,合成出了一种端羟基超支化聚酯G1;再由酸性高锰酸钾溶液氧化2,2’-(4,4’-二苯乙烯基-)双苯并恶唑,得到含活性基团羧基的荧光单体2-(4-羧基苯基-)苯并恶哗;最后通过酯化反应得到了一种含荧光基团端基的超支化聚酯。通过红外光谱、核磁共振、荧光等分析手段对所得的超支化荧光聚合物的结构和性能分别进行了表征和研究,并测得了其在不同温度下的特性粘度。结果表明,所合成的超支化荧光聚合物,具有低粘度特性、荧光性能良好,其荧光发射波长随溶剂极性的增大而出现红移,强度也有所增强。然后,将其作为改性添加剂以不同质量比例加入到水性环氧树脂的制备中去,对所制得的水性环氧树脂的粒径、粘度、表面张力等物理性能以及其荧光性能分别进行了表征,结果表明,超支化荧光聚合物的加入,赋予了水性环氧树脂较强的荧光性,且分散液的性能稳定,粘度和表面张力均较小。   3.超支化偶氮聚合物的合成、表征、H-聚集及光致变色行为研究以对硝基苯甲酸为原料,通过硝基还原和羧基酰化,合成了一种A2型单体,再以丙三醇为B3单体,通过“A2+B3”方法合成了一种分子内含偶氮基团的超支化聚合物。利用红外光谱、紫外-可见光谱、核磁共振等分析手段对其结构进行了表征,用凝胶色谱分析、热重分析分别对其分子量、热稳定性进行了测试,并测得了其在各种有机溶剂中的溶解性,对其在不同pH值水溶液中以及不同极性DMF/H2O的混合溶液中的H-聚集行为和光致变色行为进行了研究。结果表明,所台成的超支化偶氮聚合物具有良好的热稳定性能;随着pH值的下降,其在不同pH值水溶液中的最大吸收峰位置发生蓝移,最大吸收强度下降;随着DMF/H2O混合溶液中水含量的增加,最大吸收峰的位置先红移后蓝移,强度也有所下降。   4.超支化偶氮聚合物的热光性能研究及热光光开关的模拟采用衰减全反射技术测定了所合成的超支化偶氮聚合物材料在532nm、650nm、850nm三种波长处及不同温度下的折射率,得到其热光系数;采用CCD数字成像器件,通过数字成像对光波导内部的传输光强进行了测量,计算了其作为光波导材料的传输损耗值。最后,成功地模拟了Y型和Mach-Zehnder型热光光开关,其加热电极功耗分别为0.32mW和0.625mW,开关响应时间分别为19ms和4ms;通过在分支之间刻蚀出空气沟道,相比于传统的热光开关可以有效地减少开关的加热功耗,对研制新型热光光开关材料具有一定的意义。  
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