含芘基环氧基超支化聚乙烯的合成及在环氧树脂中的应用.pdf

含芘基环氧基超支化聚乙烯的合成及在环氧树脂中的应用 含芘基环氧基超支化聚乙烯的合成及在环氧树脂中的应用 摘 要 环氧树脂作为一种传统材料，具有较好的附着力、较好的耐热性和耐化学性， 广泛应用于各个领域。但其脆性较大、导热和导电能力差，大大限制了它的应用。 许多研究者往往研制新材料来替代传统材料，并应用于前沿领域中，然而新材料 的制备需要很高的资本投入，同时制备工艺复杂，制备条件十分苛刻。使用传统 材料进行复合改性仍是最理想的方法，因此能否实现环氧树脂的高效改性，是其 在高端和精细领域广泛应用的关键因素。 本文首先利用Pd-diimine 催化剂在0.1 MPa/25 ℃下催化乙烯与芘单体 （丙 烯酸芘甲酯）和BIEA 单体 （2- （2-溴异丁酰溴））基于“链行走”机理，一步法 合成了末端含有多重酰溴基团的超支化聚合物 HBPE@Py@Br ，以 HBPE@Py@Br 为大分子引发剂，通过ATRP 引发GMA （甲基丙烯酸缩水甘油 酯 ）单体共聚，制备得到具有核壳结构的超支化聚乙烯共聚物 HBPE@Py@PGMA 。同时将共聚物与环氧树脂复合固化，研究其荧光性能和力 学性能。最后用该聚合物液相剥离石墨烯，将功能化后的石墨烯与环氧树脂复合 改性后研究其导热性能。具体研究如下： （1）利用Pd -diimine 催化剂，在0.1 MPa/25 ℃下催化乙烯与芘单体和BIEA 单体基于“链行走”机理，一步法合成了末端含有多重酰溴基团的超支化聚合物 HBPE@Py@Br ，以HBPE@Py@Br 为大分子引发剂，通过ATRP 法引发 GMA 单体共聚，制备了超支化聚乙烯共聚物HBPE@Py@PGMA 。通过氢核磁共振波 1 谱（ H NMR ）、傅里叶红外光谱（FTIR ）、凝胶渗透色谱分析（GPC ）对其结构 和组成进行表征。研究表明，通过调控芘单体和BIEA 单体的投料比例以及控制 温度的变化，可以有效控制芘单体和BIEA 单体在超支化结构中的接枝率及超支 化的拓扑结构。并且通过调节 ATRP 聚合时间，可有效调控共聚物 HBPE@Py@PGMA 的分子量、接枝率和链形态。 （2 ）利用制备得到的含芘超支化聚合物HBPE@Py@PGMA ，研究聚合物浓 度和不良溶剂的体积分数对其荧光性能的影响，同时将HBPE@Py@PGMA 与环 氧树脂进行复合，研究不同聚合物的填充比例对其荧光性能和力学性能影响。通 I 浙江工业大学硕士学位论文 过荧光光谱对环氧复合膜的荧光性能进行表征，通过荧光倒置显微镜和扫描电镜 对环氧树脂复合膜的荧光分散性进行表征，通过高低温双立柱拉力机对环氧树脂 复合膜的力学性能进行表征。结果表明HBPE@Py@PGMA 表现出典型的聚集增 强准分子发射（AEEE ）现象。HBPE@Py@PGMA 和环氧树脂具有优异的相容 性，少量添加，即可赋予环氧树脂良好的荧光性能，同时可使其韧性获得显著提 高。所得环氧树脂可望用作封装材料，在光学器件领域获得应用。 （3 ）通过 HBPE@Py@PGMA 聚合物在溶液中超声辅助剥离石墨得到分散 稳定的石墨烯溶液。同时探究溶剂、聚合物投料、石墨投料和超声时间对石墨烯 剥离浓度和效率的影响。将功能化后的石墨烯与环氧树脂复合研究其导热性能。 通过紫外-可见光（UV-Vis ）光谱来表征石墨烯的浓度，透射电子显微镜（TEM ） 来表征石墨烯的尺寸分布和形貌结构，通过 X 射线衍射（XRD ）、拉曼光谱 （Raman ）和对石墨烯的结构和缺陷进行表征。并利用热重（TG ）、傅里叶红外 光谱分析（FTIR ）和荧光光谱对石墨烯与超支化聚合物之间的相互作用进行表 征。最后通过激光导热仪对复合膜的导热性能进行研究。当HBPE@Py@PGMA 浓度为1 mg/mL，石墨浓度为8 mg/mL ，超声48 h 后得到的石墨烯分散液的浓 度最高达到0.26 mg/mL ，石墨烯产率为3.2%。石墨烯尺寸分布在100-400 nm 间， 主要为3-5 层的寡层石墨