聚醚砜改性环氧体系多次相分离的研究

【摘要】本论文采用光学显微镜(OM)、时间分辨光散射仪(TRLS)、扫描电镜(SEM)以及示差扫描量热仪(DSC)等多种实验手段对聚醚砜(PES)改性环氧体系进行了研究。跟踪并观测了在系列温度条件下处于临界点两侧且组成在其附近的两种配比体系,分别改变PES分子量、引入两种尺度无机硬棒(Rods)后的相分离过程中的相形态演化、散射光谱演化和体系形成的最终相形态,还借助二维相关分析方法讨论了影响因素。研究结果表明：在临界组成附近,体系第一次相分离开始于微双连续相结构。在体系出现明显的第二次相分离现象前,第一次相分离过程中的相结构尺寸增长指数均表现出较大值,呈现出快速流动的特征。相对于固化反应转化率而言,快速流动是产生第二次相分离现象更为重要的影响因素。第二次相分离开始时,第一次相分离过程仍在继续,产生于初级PES富集相中的次级环氧富集相粒子的尺寸随固化温度的提高而明显增大,且在较高温度时呈现相互融合的倾向,但产生于初级环氧富集相中的次级PES富集相小粒子尺寸则变化不大,且几乎没有粒子间的融合。改性体系第一次相分离的中、后期呈现出明显的粘弹性相分离特征。对于PES分子量较大的体系,在其含量较低和固化温度较高时,其相分离过程中一系列相结构的转化构成了比较完整的相形态演化过程：由初始的微双连续相演变成为反转相,反转相形态进一步发展、相互融合成为较大尺寸的双连续相,最终双连续相受表面张力驱使回缩成为分散相结构。其中,体系第二次及随后的多次相分离却没有受到明显的影响。对于存在复杂相分离现象(如存在第二次、多次相分离现象)的体系,在多种非线性相关影响因素的共同作用下,其相分离过程中的qm和Im随时间变化曲线均呈现出较复杂的变化趋势,且不符合标度关系。但在PES含量较高体系的反应诱导第一次相分离初期,仍表现出短暂的散射峰位置不变而散射光强增加的现象。在存在明显粘弹性相分离特征的固化反应诱导相分离体系中,扩散导致的相区尺寸增加过程主要由快动态组分完成,而慢动态组分往往起阻碍作用。对于临界组成体系,在初级慢动态富集相中,除了主要由快速流动导致的第二次相分离外,随着固化反应的进行,在富集相达到玻璃化之前可以发生第三次及多次相分离,产生纯的、次级快动态组分粒子,它们在尺寸上存在差异。而在初级快动态组分富集相中的次级慢动态组分富集相粒子内部,在达到玻璃态之前由于固化反应程度的进一步提高可以产生第三级(Tertiary)快动态组分的小粒子。分析认为,类似于本实验的体系中不可能存在比第三级结构更高级的相结构形态。在上述改性体系中引入I凹凸棒(ATT)和CaS04无机硬棒后,对于较高PES含量体系,虽减缓了第一次相分离过程初期微双连续相的演化速度,但对第一次相分离过程随后的相形态演化、第二次相分离过程中的成核与生长、体系的最终相结构没有产生明显的影响。初级PES富集相中的多次相分离现象虽然被抑制,但初级环氧富集相中的次级相结构受影响不大。对于较低PES含量体系,除了第一次相分离初期(微双连续相的演化过程)没有明显改变外,中、后期的相形态演化、第二次相分离过程中的成核与生长,以及体系的最终相结构均有了明显变化。初级丝状PES富集相与包裹在其中的次级环氧粒子相界面变得模糊,这意味着无机硬棒的加入增加了两相界面之间的相容性。随着无机硬棒含量的增加和固化温度的升高,体系中的第二次相分离现象越来越不明显。加入CaSO4硬棒的体系在140℃固化时出现了初级PES富集相粒子在CaSO4晶须表面浸润并沿硬棒轴向聚集和明显粗大化的现象。分析认为,相对环氧树脂而言,无机硬棒对PES分子更具亲和力,而且这种亲和力随温度升高趋势更加明显是主要原因。采用二维相关分析技术分别对存在和不存在二次相分离现象的体系光散射数据进行分析,得到了一些一维光散射谱图难以直接获得的有趣信息。在第一次相分离过程中,在扩散控制期内,表现出较小尺寸的相结构优先增长,而在流动控制期内,则表现为较小粒子相互融合而消失,生成了较大尺寸的粒子,该结果表明在界面运动过程中,曲率大的部分优先流动,即流动作用将发挥越来越明显的作用。在存在二次(可能存在多次)相分离现象的体系中,第一次相分离过程产生的初级相结构的尺寸增长一直处于优先地位,即便是在第二次相分离发生后相当长的时间里都如此。多次相分离过程产生的不同尺寸的环氧粒子中,尺寸小的粒子优先增长。
【作者】唐晓林；
【导师】杨玉良；
【作者基本信息】复旦大学，高分子化学与物理，2010，博士
【关键词】多次相分离；粘弹性相分离；环氧；无机硬棒；二维相关光散射；

【参考文献】
[1]巩立珍.在初中化学教学中渗透绿色化学理念的研究[D].山东师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[2]刘甲斌.在役法兰开裂失效分析研究[D].西北大学,化工过程机械,2013,硕士.
[3]杨思瑶.基于公共艺术视角下的户外广告创新设计方法研究[D].西南交通大学,设计艺术学,2013,硕士.
[4]倪燕丽.基于模型的SCR尿素喷射系统故障诊断研究[D].吉林大学,动力机械及工程,2013,硕士.
[5]田媛.绘画治疗对大学生自我同一性的改善效果研究[D].苏州大学,应用心理学（专业学位）,2014,硕士.
[6]胡人皓.石墨烯改性及其在聚合物复合材料中应用[D].浙江工业大学,2012.
[7]纪丽娅.论木版年画元素在中国当代油画中的运用[D].江苏师范大学,美术学,2013,硕士.
[8]刘畅.山东玲珑金矿田煌斑岩脉橄榄石捕掳晶和闪长岩脉“杏仁体”成因矿物学研究[D].中国地质大学（北京）,地质工程,2014,硕士.
[9]贾瑛.HMGB1与类风湿性关节炎的相关性研究[D].天津医科大学,病原生物学,2009,硕士.
[10]赵云英.论国际贸易与国际直接投资的相互融合趋势[D].吉林大学,国际贸易学,2004,硕士.
[11]邹继贤.常规公交多层次网络结构优化理论研究[D].长安大学,交通运输规划与管理,2013,硕士.
[12]赵月霞.秦沈客运专线整体简支箱梁自振特性分析[D].西南交通大学,桥梁与隧道工程,2003,硕士.
[13]梁奎端.微波通信设备漏能的测试与分析[J].电讯技术.1991(03)
[14]贺永兴.基于邻域特征的点云配准算法研究[D].湖南工业大学,计算机应用技术,2012,硕士.
[15]王斌.我国政府食品安全监管问题研究[D].北京交通大学,2006.
[16]袁月亮.基于Portal的电力企业信息门户设计与实现[D].南昌大学,计算机技术（专业学位）,2012,硕士.
[17]赵亦楠.女性化形态语言对女性评价汽车造型的影响研究[D].吉林大学,设计艺术学,2013,硕士.
[18]杨沛.商业银行个人理财监管法律问题研究[D].华中师范大学,经济法学,2014,硕士.
[19]陈文仙,陈乾宏,张惠娟.电磁共振式无线电能传输系统距离特性的分析[J].电力系统自动化,2015,08:98-104.
[20]刘雯洁.情境教学法与高职生英语产出性词汇能力研究[D].华中师范大学,学科教学,2014,硕士.
[21]赵佳琪.非自治动力系统中几个性质的研究[D].西北大学,基础数学,2013,硕士.
[22]赵丽,刘加强,程俊梅,胡海青.热解法制备石墨烯的工艺条件优化[J].青岛科技大学学报(自然科学版),2013,02:130-135.
[23]苏小亨.《中国汉字听写大会》的文化传播功能研究[D].西南大学,传播学,2014,硕士.
[24]周展鹏.基于生物电信号的疲劳驾驶检测[D].杭州电子科技大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[25]陈晨.乙酰胆碱酯酶抑制剂的筛选研究[D].上海海洋大学,水生生物学,2013,硕士.
[26]刘凤.高职院校学生思想政治教育困境与对策研究[D].山东大学,思想政治教育,2012,硕士.
[27]陈向农.语文体验式学习是生成语文素养的有效途径[D].福建师范大学,教育,2003,硕士.
[28]郑文娜.江苏省田径教练员教育的现状与对策研究[D].苏州大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[29]蔡栋.从生命意义的维度理解延安红色政权的政治正当性[D].上海社会科学院,马克思主义中国化研究,2012,硕士.
[30]吴晨兰.石家庄市城市化与生态环境协调发展研究[D].石家庄经济学院,人口、资源与环境经济学,2012,硕士.
[31]何智娟.催化电位滴定法在微量元素分析中的应用研究[D].河南大学,分析化学,2004,硕士.
[32]黎健松.茂名市城区防洪排涝规划管理研究[D].河海大学,水利工程,2003,硕士.
[33]卢静.操纵理论视角下字幕组的翻译[D].四川外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[34]林宝阳.数字地震检波器假频机理的研究[J].石油地球物理勘探,1985,05:520-527.
[35]彭义刚,索津莉,戴琼海,徐文立.从压缩传感到低秩矩阵恢复:理论与应用[J].自动化学报,2013,07:981-994.
[36]王晓璇.可食性南瓜纸的研制[D].吉林大学,食品科学与工程,2014,硕士.
[37]张莉.上海民办基础教育办学困境与对策研究[D].华东师范大学,教育学原理,2013,硕士.
[38]薛禹胜,吴勇军,谢云云,文福拴,董朝阳,赵俊华,鞠平.停电防御框架向自然灾害预警的拓展[J].电力系统自动化,2013,16:18-26.
[39]刘庄.Sp~2类碳纳米材料在生物医学上的应用-癌症治疗与成像[A].中国化学会.中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C].中国化学会:,2010:1.
[40]于丹.应用帕瑞昔布钠对OSAS患者在全麻苏醒期影响的临床观察[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[41]李丽.皮棉中异性纤维检测算法的研究[D].山东大学,机械电子工程,2013,硕士.
[42]闫素华.农村新手英语教师专业发展需求调查研究[D].曲阜师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[43]陈洪海,李一平.滑模模糊控制应用于自治水下机器人的实验研究[J].控制与决策,2002,S1:788-790+794.
[44]宋海霞.大连屹海包装有限公司营销策略研究[D].大连理工大学,EMBA（专业学位）,2012,硕士.
[45]杨逍.机器学习中隐式因子模型及其优化算法研究[D].哈尔滨工业大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[46]益文杰.苔丝—一个违反伦理道德的女人[D].河北师范大学,英语语言文学,2014,硕士.
[47]刘百祥.DNA电化学生物传感器设计优化技术研究[D].华东理工大学,2012.
[48]文艺.基于响应面法的拉延工艺参数优化设计[D].华中科技大学,材料加工工程,2013,硕士.
[49]马少飞.大跨度预应力混凝土连续刚构桥挠度成因分析[D].北京交通大学,2009.
[50]温宜萍.CDC50A阳性细胞在卵巢癌细胞系及原代细胞中干细胞特性的鉴定及相关研究[D].北京协和医学院,妇科,2014,博士.