疏水改性乙氧化聚氨酯在水溶液中的聚集与流变行为

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:littleshrimp1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
疏水改性乙氧化聚氨酯(HEUR)作为典型的三嵌段遥爪疏水缔合聚合物,在合成制备、理论模型等方面已得到广泛研究。然而,在高性能增稠HEUR,刺激响应性HEUR的制备、聚集与流变性能等方面却缺乏深入的研究。因此,本工作设计并合成新型的功能化疏水末端基,将其引入到HEUR体系中,制备得到功能化HEUR,并探讨疏水末端基的分子结构、物化性能对HEUR的聚集与流变性能的影响,不同缔合结构与流变性能的联系。该工作对构建高效HEUR增稠体系,对理解刺激响应基团对HEUR溶液的网络结构和流变行为的影响,而且对设计与构建新型的刺激响应增稠体系有一定的意义。主要研究内容如下:1.设计并合成了烷基总碳数一致,但取代度不同的Percec树形分子:C24OH、2C12OH和3C8OH,以此作为新型封端剂,对聚乙二醇进行疏水改性,合成了三种具有相同亲水主链但不同取代度的Percec树形分子疏水改性乙氧化聚氨酯(HEUR-3C8、HEUR-2C12和HEUR-C24)。这三种HEUR具有相同的分子量、分子量分布和封端率。利用各种方法探讨并比较了三种HEUR的聚集与流变性能。结果显示,HEUR的临界聚集浓度(CAC)和聚集数(Nagg)随着取代度的增加而下降,并且HEUR-3C8更容易缔合搭桥形成胶束聚集体。HEUR-3C8形成的物理网络具有最大的有效弹性链密度和最小的活化能,导致网络具有最大的平台模量和最快的松弛时间。由于HEUR-3C8的聚集数最小,故体系中的胶束的密度最高,更多的胶束和桥链使得网络中的缔合点增多,故有效弹性链密度最大,平台模量也最大;但是HEUR-3C8却有着最小的活化能,表明HEUR-3C8的疏水末端基更容易从胶束核中脱离,网络中缔合点的寿命也最短,故网络的松弛速度也最快。进一步考察了三种HEUR在乳液体系中的流变性能,添加HEUR-3C8的混合乳液零切粘度最大,松弛时间最短,这符合实际工业应用中对增稠剂高粘度快松弛的要求。以上的结果表明,在疏水末端基烷基总碳数一致的情况下,增加取代度会导致HEUR水溶液和乳液具有更大的模量,更快的松弛,对高性能的HEUR合成具有一定的指导意义。2.合成了含有光响应偶氮苯基团的新型封端剂偶氮苯十二醇(AzoC12OH),通过异氰酸酯基与羟基的反应将其引进到乙氧化聚氨酯体系中,成功制备了新型的偶氮苯疏水改性乙氧化聚氨酯(AzoHEUR)。我们考察了AzoHEUR的光致异构化对其水溶液的聚集与流变行为的影响。偶氮苯的trans-cis异构化会使末端基的疏水性下降,导致HEUR的双亲性改变,因此光照前后AzoHEUR的具有不同CAC和Nagg。照射紫外光后,cis-AzoHEUR的CAC和Nagg增大,溶液的有效弹性链密度和交联点的寿命降低,形成一个较弱的网络,溶液的流变性质发生明显的改变。相反,当该溶液被可见光照射后,溶液的流变性质恢复到初始的状态,具有良好的可逆性。进一步提出网络重排模型来描述AzoHEUR溶液的光响应聚集与流变行为:由于cis-AzoHEUR具有更大的Nagg,因此溶液中发生“桥-环”的转变使得胶束达到新的稳定态,同时改变了网络中桥和环的密度,网络发生重排,溶液的流变性质改变。该网络重排模型对理解刺激响应疏水缔合聚合物内在的响应机理及其动态网络结构的转变过程有一定的参考价值。综上,这个工作不仅对理解刺激响应基团的疏水性改变对HEUR溶液的网络结构和流变行为的影响,而且对设计与构建新型的光控增稠体系有一定的意义。3.设计并合成了含有光响应偶氮苯、氧化还原响应二茂铁的新型Percec树形封端剂(AzoFcPhOH),引入到乙氧化聚氨酯中,成功制备了具有多重刺激响应的偶氮苯二茂铁疏水改性乙氧化聚氨酯(AzoFcHEUR)。我们考察了AzoFcHEUR在不同刺激下的多重聚集与流变行为。结果显示,trans、cis-AzoFcHEUR溶液与trans、cis-AzoFc+HEUR溶液之间具有不同的流变行为。通过进一步测试表明:在外部刺激下,溶液中的网络会发生网络重排,导致溶液中的网络发生根本性改变。对于trans、cis-AzoFcHEUR溶液,会自组装形成“密集网络”,而trans、cis-AzoFc+HEUR溶液则形成“稀疏网络”。“密集网络-稀疏网络”的转变对理解响应性疏水缔合聚合物响应前后的动态网络性质,不同的流变行为具有一定的参考价值。本研究结果不仅对解释双亲性的遥爪聚合物的多重刺激响应聚集与流变行为,也对构建新型的多重调控增稠体系有一定的意义。4.设计并合成了含有光二聚香豆素基团的新型封端剂香豆素取代十一醇(CouC11OH),引入到乙氧化聚氨酯中,成功制备了新型的香豆素疏水改性乙氧化聚氨酯(CouHEUR)。我们考察了CouHEUR的刺激响应聚集与流变行为。此外,我们系统研究了照射时间,光强,浓度,温度对CouHEUR流变行为的影响。在紫外光照射下,香豆素二聚,导致三嵌段的CouHEUR相互连接,形成多嵌段聚合物。二聚后的网络具有弱的温度依赖性,浓度依赖性,进一步提出了一个包含有多重环状花瓣和静态桥的新型网络结构来解释CouHEUR二聚后的独特流变行为。本工作不仅对理解三嵌段HEUR至多嵌段HEUR的转变及其流变性能,而且对制备多嵌段聚合物具有一定的指导意义。
其他文献
利用NCEP/NCAR再分析资料和北部湾地区5站地面观测资料,对比分析了3次典型大雾过程的环流背景和气象要素特征。结果表明:(1)平流雾维持时间最长、强度最强,辐射雾发生范围最
森林特色小镇建设是发展森林生态旅游的一个重要方面。以浙江省安吉县"两山"示范特色森林小镇为例,从产业重构、功能植入、空间重塑、环境提升及文化再生等5个方面,概述森林
教师示范是美术教学的重要手段,教师恰到好处的示范能有效激发学生学习美术的兴趣和实践欲望,从而有利于其创作出具有思想内涵的美术作品。
民间投资是稳增长、调结构、促就业的重要支撑力量。今年以来全国民间投资呈现出区域分化趋势,东、中部地区民间投资保持较快增速,特别是深圳1-6月民间投资激增77.7%;西部地
随着我国尤其是重庆市页岩气资源的勘探开发,其带来的生态问题逐步受到关注。根据重庆地区页岩气资源分布的相关信息,通过RO和GIS技术,绘制重庆页岩气资源潜在开发区的相关图
以实例分析的方法,通过对某300MW火电厂机组厂用电率的用电分析,提出降低厂用电率的节电措施。
Z6170型柴油机是淄柴动力有限公司在上世纪九十年代自主研发的船用柴油机,在市场上占有很大的份额。通过市场走访发现,由于早期气缸盖铸造的木模长期使用后变形量较大,导致后
我国社会主要矛盾转变以后,企业民主制度建设随之进入快车道。国有企业作为企业民主制度建设的天然场域,应当且必须成为我国企业民主制度建设的标杆和榜样,进一步彰显出中国
中国拥有世界上最大的烟草制品市场,根据国家统计局数据,烟草产量以0.7%的年增长率增长。在香烟的生产过程中,25%将会成为废弃物被遗弃,而烟草废弃物由于其特殊的性质,含有大
唐、五代时期雪景绘画有很大的发展、变化,笔墨技巧明显有别于前代,是雪景画的变革时期。