杜仲胶的自修复及介电功能材料的制备

发布时间：2020-08-28 14:28

　　 本文基于杜仲胶独特的化学组成和链结构的特点,利用环氧化以及后续环氧基团的开环反应,在杜仲胶分子链上引入不同的极性基团,对其功能化改性,成功制备了杜仲胶自修复材料和杜仲胶介电材料。采用凝胶渗透色谱(GPC)、红外光谱(IR)、核磁共振(~1H-NMR)和示差扫描量热法(DSC)分析了FEEUG和SEEUG的分子的微观结构变化以及力学性能;采用拉伸试验和搭接剪切试验,研究了FEEUG的自修复性能和粘接性;采用偏光显微镜(POM)、X射线衍射(XRD)和高压电容电桥研究了SEEUG的聚集态结构和介电常数。杜仲胶自修复材料研究结果表明:在酸性条件下合成的FEEUG倾向于发生环氧基团开环和羟基之间发生缩合反应,在碱性条件下更倾向于杜仲胶分子链的降解。与无醇体系和二元醇体系相比,三元醇体系具有更高的自修复效率。对于三元醇体系,随着改性程度或者修复时间的增加,自修复效率升高,在30°C下修复4小时后,自修复效率最高可达90.2%。独特的链结构结合极性基团的引入增强了FEEUG的自粘性,具有可重复且持久的粘接性,在经过五次重复搭接剪切试验后粘接强度仅降低了10.9%。杜仲胶介电材料研究结果表明:随着反应温度或反应时间的增加,改性程度和磺化度增加。随着改性程度和磺化度的增加,分子链的运动能力降低甚至消失,聚集态结构从结晶结构变成无定型结构。在一定的磺化程度上磺酸基团的引入引起新的小晶型的形成,具有增强和增韧效果,拉伸强度和断裂伸长率分别高达22.99 MPa和1050%。磺化改性改变了EUG的电性能,SEEUG的最大介电常数达到3.37,比EUG提高了1.87。
【学位单位】：沈阳化工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ332.2
【部分图文】：

顺式结构的橡胶长链分子以一种无规卷曲的结构存在，在形成高次结构时呈现出非晶弹性胶团形态。如图1-1 所示，杜仲胶是天然异戊二烯橡胶的异构体[39]，杜仲胶分子结构为反式-1,4-聚异戊二烯，每个链节上两个亚甲基分别位于双键的两侧，使得分子链排列更规整，更容易规则排列在晶格中，在室温下为一种硬质橡胶，类似于塑料，杜仲胶含有双键和柔性链，结构对称和排列有序，并以酯基封端。由于其 Tg为-58°C，Tm为 60°C，因此该特性赋予其一定的亲水性、生物降解性和橡塑二重性。杜仲胶的双键可以为硫化提供条件，柔性链可以贡献出高弹性，反式结构使得分子链易于排列于晶格中。严瑞芳[40]等人研究发现，杜仲胶的结晶不仅可以通过分子链段的有序性调节

图 3-13 FEEUG 的自修复行为（a）FEEUG28.6 在 30°C 下的的拉伸过程照片（c）FEEUG28.6 的表 3-9 改性程度和自修复条件对自修复效率的影响T(°C) t（h）Mmol%=24.8Mm303030501 26.5 2 34.1 4245.217.9采用定性和定量手段表征了 FEEUG 的自修复性形的 FEEUG28.6 薄片被切成两部分，再将断口自然拼动愈合成一个整体，并且没有看到明显的切割痕迹。图 3-13（b）描述了在第一次拉伸试验中断裂后的样条二拉伸试验过程。从中可以看出，第二次拉伸中的断裂表明了具有高效的自修复性。图 3-13（c）和表 3-9时间对自修复效率的影响。随着改性程度或者修复时

-17 FEEUG28.6 对于不同表面的粘CopperSteelinum0 020406080100120140160180200220Adhesivestrength(KPa)(c)示意图（b）FEEUG28.6 对于不同金的重复五次的应力-应变曲线表征了 FEEUG28.6 与典型金属UG28.6 在铝、铜或不锈钢基材度。由图 3-18（b）可以看出，Pa，远高于典型水凝胶的粘接强8.6 在铜基板表面上表现出最高作用和氢键的协同作用[103]。

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