有机盐对透明高分子材料结构和性能的影响研究

发布时间：2020-07-30 03:20

【摘要】：随着科学技术的发展,透明高分子材料已在众多领域取代了传统的无机透明材料。然而透明高分子材料仍然存在耐热性较低、不抗静电、表面硬度低、折射率较低等问题,因此功能性透明高分子材料的研究受到广泛关注。本文使用三正丁基辛基膦双三氟甲烷磺酰亚胺盐(TBOP-TFSI)和双三氟甲烷磺酰亚胺锂(Li-TFSI)对两种典型的透明高分子材料(聚甲基丙烯酸甲酯PMMA和聚碳酸酯PC)进行抗静电性能的改性,并与聚乙二醇(PEG)、油酸聚乙二醇酯(PEGMO)复合,制备了一系列兼具高透明性及抗静电性的高分子材料。同时研究了Li-TFSI对PMMA/PC不相容共混体系在相容性、透明性、抗静电性能等的影响,成功制备了光学透明的PMMA/PC共混材料。主要工作内容如下:(1)PMMA/有机盐透明复合材料的制备、结构及性能的研究通过简单熔融加工的方法,将TBOP-TFSI及Li-TFSI分别与PMMA进行复合,得到了高透光率的PMMA/TBOP-TFSI和PMMA/Li-TFSI透明复合材料,研究了有机盐对材料的相容性、透明性、抗静电性、热性能和力学性能的影响。结果表明,有机盐与PMMA具有良好的相容性,材料的透光率达到92%以上,雾度低于5%。但由于过好的相容性,有机盐的阴阳离子被基体限定无法自由移动,材料并无抗静电性。(2)PC/有机盐复合材料的制备、结构及性能的研究将PC分别与两种有机盐熔融复合,得到了PC/TBOP-TFSI和PC/Li-TFSI复合材料。结果表明,PC与TBOP-TFSI相容性较差,透光率随TBOP-TFSI的加入而下降,添加量超过2%后会从材料中析出。同时由于相容性较差,使有机盐的阴阳离子在基体中自由移动,形成连续的导电通路,材料具有较好的抗静电效果,表面电阻低于10~(12)Ω/sq。PC与Li-TFSI热力学相容,复合材料透光率在90%以上,雾度低于2%,但材料无抗静电性能。在此基础上,将两种有机盐进行复配,通过调控有机盐的含量及复配比例,制备出了兼具高透光率和抗静电性的PC/(TBOP-Li)透明复合材料。(3)PEG、PEGMO对PC/TBOP-TFSI复合材料的抗静电性和光学性能的影响将PEG、PEGMO作为抗静电剂加入PC/TBOP-TFSI复合材料,研究PEG、PEGMO和TBOP-TFSI的协同抗静电效果,得到具有永久抗静电性的PC/TBOP/PEG、PC/TBOP/PEGMO透明复合材料。PEG、PEGMO改善了TBOP-TFSI在PC基体中的分散,使TBOP-TFSI相区减小,材料具有良好的透明性。因为TBOP-TFSI与PC相容性较差,有机盐易析出使抗静电效果变差,加入PEG、PEGMO后,其亲水基与空气中水分子结合在材料表面形成一层水膜,亲油基与PC中的有机盐相亲,使材料不受周围环境湿度影响,材料具有永久抗静电性能。(4)PMMA/PC透明共混复合材料的制备、结构及性能的研究Li-TFSI与PMMA和PC都为热力学相容体系,将Li-TFSI加入PMMA/PC(80/20)不相容共混物中,成功制备了PMMA/PC光学透明复合材料。通过SEM的表征,加入0.75wt%的Li-TFSI后,复合材料中PC的相区尺寸低于可见光波长范围,PC与PMMA相容性变好,使材料具有较好的光学性能(透光率90%,雾度=5.5%,折射率=1.5102)。
【学位授予单位】：杭州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ317
【图文】：

士学位论文 有机盐对透明高分子材料结构高分子材料产生及危害电的产生的根本原因来自于“静电”，静电可以理解为静止时两个物理状态不同的物体相互接触或者摩擦而产生的物质，也可以是不同的物质。当两个物体接触时，一会与另一个表面上的电荷发生再分配，将物体分离后带有与接触前相比过量的正电荷或者负电荷，若在这使物体的表面达到电中性，则这些电荷就会逐渐聚集如图 1.1，为接触起电电荷转移的示意图。

图 1.1 接触起电Figure 1.1 Contact electrification.电现象十分普遍，高分子材料在日常的生产、加工和应用中，不可避免他材料、器件相互摩擦。就一般人们所使用的高分子材料而言，表面电很高，约为 1014~1018Ω/sq，其中，聚烯烃材料更是因为非极性的结构使型的绝缘材料，该材料表面一旦带上静电，就会由于高绝缘性而导致积无法泄露，随着时间的延长，电荷越积越多，从而影响生活和生产过程14]。如图 1.2 为常用高聚物的摩擦起电顺序[15]，聚合物在此顺序间相差擦起电后产生的静电荷数量越多。

和生产更是一个不利因素。静电的危害通常可以或排斥给生活和生产中带来的不便，比如在冬天穿脱时容易起静电造成电击等不适感；油墨或染致在材料表面附着不均，影响产品的效果和质量，当静电荷积累到一定程度时会产生静电放电，放电会引起设备故障，造成电磁干扰，在一瞬间设备中的精密元件和电路板，使元件加速老化，发生在易燃液体的输送管道、粉尘较多的生产车起火灾甚至爆炸，造成严重的损失。料的加工和应用方面，消除静电已经变得十分关进行改性的过程中，如何赋予材料抗静电性已成点问题。子材料的性能要求

【参考文献】

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本文编号：2774930