聚丙撑碳酸酯(PPC)是二氧化碳和环氧丙烷的交替共聚物,属于生物可降解的环境友好材料,具有优良的气体阻隔性、透明性和加工性,受到国内外的广泛关注。虽然PPC的生产已进入工业化阶段,但其低温脆性大,高温尺寸稳定性差,对热敏感的性能缺陷严重限制了它的应用范围。在这一研究背景下,本论文率先通过氯化反应对PPC进行改性,制备了一种全新的聚合物材料-氯化聚丙撑碳酸酯(CPPC),并对CPPC进行了详细的结构表征与性能研究,在此基础上制备了CPPC基功能复合材料,从而提高了CPPC的性能,赋予了CPPC新的功能。具体的研究内容与结论如下:1.气固相氯化法制备氯化聚丙撑碳酸酯及其性能研究:率先通过氯化反应对PPC进行改性,借助反应条件温和、操作工艺简单的气固相氯化法制备了公斤级的CPPC样品(氯含量1.7 wt%)。通过NMR证明了氯化反应发生在氯气(Cl2)与PPC的—CH3基团之间,形成的新基团是—CH2Cl和—CHCl2。继而研究了氯化改性对PPC性能的影响,研究发现氯化改性会进一步提高PPC的生物降解性和气体阻隔性等优势性能,并且能够赋予PPC新的优异性能,如溶解性、润湿性和粘结性。这些新的优异性能有利于扩展CPPC在涂料、油墨、粘合剂、阻隔材料等领域的应用,促进上游PPC产业的发展。2.水相悬浮氯化法制备氯化聚丙撑碳酸酯及其增容性能研究:通过水相悬浮氯化法制备了氯含量为5.0 wt%的CPPC,然后将CPPC与马来酸酐封端的PPC(PPC-MA)和热塑性淀粉(TPS)熔融共混,研究了CPPC对PPC-MA/TPS共混体系的相容性、流变性能和力学性能的影响。研究发现,CPPC可以显著提高PPC-MA与TPS的相互作用,加入适量的CPPC可以有效提高PPC-MA/TPS共混体系的相容性,改善共混体系的双连续结构。CPPC增容后的PPC-MA/TPS共混物的储能模量(G’)在低频区域出现“第二平台”,复数黏度(η*)在高频区域的剪切变稀现象更加明显。力学性能测试结果显示,随着CPPC含量的增加,共混体系的各项力学性能先提高后下降,当CPPC的含量为5.0 wt%时,共混体系的各项力学性能最优。3.炭黑/氯化聚丙撑碳酸酯泡沫复合材料的制备及其NTC效应研究:通过传统的熔融共混-化学发泡的方法制备了具有闭孔结构的炭黑/CPPC(CB/CPPC)导电泡沫材料。研究发现,发泡显著提高了材料的导电性能,逾渗阈值由2.48 vol%降低到0.138 vol%。当温度由25℃升到70 ℃时,CB/CPPC泡沫材料表现出近乎线性的NTC效应,这是由于泡孔中的气体受热膨胀,挤压泡孔壁,减小了CB之间的距离,从而降低了材料的电阻。与文献中报道的大部分NTC材料相比,CB/CPPC泡沫材料的NTC效应具有较高的温度灵敏性。并且,交联后的CB/CPPC泡沫材料的NTC效应同时具有优异的灵敏性和良好的重复性,可用作医疗、食品、环境监测等领域的温度传感材料。4.碳纳米管/氯化聚丙撑碳酸酯复合材料的光致形状记忆与自修复性能研究:通过熔融共混法制备了兼具光致形状记忆和自修复能力的多壁碳纳米管/CPPC(MWCNTs/CPPC)复合材料。研究发现,MWCNTs/CPPC复合材料的形状记忆行为既可以由红外光引发,也可以由自然界中的真实太阳光引发。在太阳光的照射下,复合材料可在39s内实现形状的完全恢复,但其形状变化是不可逆的。我们进一步制备了MWCNTs/CPPC-paper双层结构复合材料,实现了复合材料在光控下的可逆形状变化,并制备了基于双层复合材料的仿生花朵,该花朵像自然界中喜阳植物的花朵一样,具有昼开夜合的行为。研究还发现,MWCNTs/CPPC复合材料具有快速高效的红外光致自修复性能,自修复后的样品可以基本保持原始样品的杨氏模量和导电性能。MWCNTs/CPPC复合材料具有优异的导电性能、光致形状记忆和自修复性能,将在软体机器人、仿生和太阳能驱动器件等领域有重要的应用价值。