液晶有序结构对生化屏蔽材料性能影响的研究

发布时间：2018-05-21 12:47

  本文选题：溶致液晶 + 丁基橡胶　； 参考：《东南大学》2015年硕士论文

【摘要】：传统隔绝式生化防护材料虽能隔绝大多数有毒物质,但却存在透气性差等问题,单兵长时间穿着会导致热应激、中暑等。理想的生化防护材料是在阻隔有毒物质的同时,保证水蒸气有效透过。本文尝试利用溶致液晶(LLC)的有序结构来改善传统生化防护服的透湿性能,研究内容分为以下三个部分：首先研究的是一种基于溶致液晶/丁基橡胶(LLC/BR)的透气式生化防护材料。本文利用两步法合成了一种新型可交联的丙烯酸酯类双子季铵盐溶致液晶单体,利用偏光显微镜(POM)、小角X射线散射(SAXS)对该单体与水的混合体系进行表征。该LLC单体与水混合时倾向于形成层状相,而当该单体的质量分数为78%-83%时,混合体系在55℃-79℃范围内表现为类似双连续立方晶相的不确定X相。为了测试薄膜的透湿性能,本文利用紫外光照和热压法,在多孔支撑膜,聚醚砜(PES)上,制备了一系列LLC/BR-PES复合薄膜。这类薄膜能维持原先的液晶相态,且内部构建了亲水的纳米通道。X相LLC/BR-PES复合薄膜的平均水蒸气透过率为630±50 g·m-2·day-1,比L相LLC/BR-PES复合薄膜(310±20 g·m-2·day-1-510±40 g·m-2·day-1)的透湿性能好。另外,以上这些薄膜的水蒸气透过性能均优于之前文献报道的交联的LLC薄膜(200g·m-2·day-1-440 g·m-2·day-1)。其次是关于聚丁二烯橡胶的改性研究。本文通过硫-烯点击化学将含双羟基官能团的物质,巯基甘油,接枝到聚丁二烯橡胶主链上,并进一步通过刮涂法在多孔聚醚砜支撑膜上制备了一系列不同比例的薄膜。在研究涂覆工艺时发现,加入交联剂之前,预聚可以增大混合液体系粘度,有利于之后进行涂覆。利用红外光谱仪、热分析仪和平衡溶胀仪研究薄膜接枝前后的性能变化。随着加入的巯基甘油量的增多,薄膜C=C的红外吸收峰强度明显减弱。接枝后薄膜的交联密度比接枝前有所增加,但热稳定性能下降,改性后薄膜的初始热分解温度降低。经水蒸气透过率测试实验发现,引入的二醇单元能有效改善橡胶本身的透湿性能,薄膜的水蒸气透过率增加了一倍多。最后研究的是一种基于多孔聚电解质薄膜的透气材料。本文分三步合成了疏水的聚[1-氰基甲基-3-乙烯基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺](PCMVImTf2N),再将其与丙烯酸(PAA)混合,通过简单的薄膜浇铸和溶液浸泡法制备了纳米多孔的聚电解质薄膜。溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)对薄膜的水蒸气透过率影响并不大。以DMF作溶剂的薄膜平均水蒸气透过率为629g·m-2·day-1,稍低于以DMAc做溶剂的薄膜(646 g·m-2·day-1)。
[Abstract]:Although most of the toxic substances can be separated from the traditional biodegradable protective materials, there are some problems such as poor air permeability. Long time wear by individual soldiers will lead to heat stress, heatstroke and so on. The ideal biochemical protective material is to block toxic substances, while ensuring the effective transmission of water vapor. In this paper, the ordered structure of lyotropic liquid crystal (LLC) is used to improve the moisture permeability of traditional biochemical protective clothing. The research is divided into the following three parts: firstly, a breathable biochemical protective material based on lyotropic liquid crystal / butyl rubber (LLC / R) is studied. In this paper, a new cross-linked dichotomic ammonium salt-lyotropic liquid crystal monomer was synthesized by two-step method. The mixed system of the monomer and water was characterized by polarizing microscope (POM) and small angle X-ray scattering (SAXS). When the LLC monomer is mixed with water, it tends to form a layered phase. When the mass fraction of the monomer is 78-83%, the mixed system behaves in the range of 55 鈩，

本文编号：1919264