【摘 要】
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嵌段聚合物压敏胶是一类以嵌段聚合物为基体的粘合剂,具有优良的结构可设计性和粘附性能可控性,在可穿戴设备结构粘接和电子器件封装等领域有着潜在的应用。常用的嵌段聚合物压敏胶由低玻璃化转变温度(Tg)的软段与高Tg的硬段组成,并掺入一些增粘剂来实现粘合剂的功能,使得压敏胶体系的制备和结构与性能的解析变得异常复杂。因此,设计一种方法简便、结构明确和粘附性能优异的嵌段聚合物压敏胶材料是软物质研究领域的重要课
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嵌段聚合物压敏胶是一类以嵌段聚合物为基体的粘合剂,具有优良的结构可设计性和粘附性能可控性,在可穿戴设备结构粘接和电子器件封装等领域有着潜在的应用。常用的嵌段聚合物压敏胶由低玻璃化转变温度(Tg)的软段与高Tg的硬段组成,并掺入一些增粘剂来实现粘合剂的功能,使得压敏胶体系的制备和结构与性能的解析变得异常复杂。因此,设计一种方法简便、结构明确和粘附性能优异的嵌段聚合物压敏胶材料是软物质研究领域的重要课题,具有重要的理论研究价值和现实意义。本文使用原子转移自由基聚合(ATRP)方法,以具有低Tg的疏水性单体丙烯酸苄酯(Bz A)与亲水性单体丙烯酸-2-羟乙酯(HEA)为结构单元,设计出一种中间为亲水链段两边为疏水链段的两亲性三嵌段聚合物。这两种不相容的链段在体系自由能的推动下会自发地微相分离,形成具有三维网络结构的聚合物压敏胶。通过调控聚合物结构参数,可以获得具有力学性能稳定、粘附性能优异和按需剥离功能的聚合物压敏胶。论文主要的研究内容与结果如下:(1)本文通过ATRP聚合方法和硅醚基脱保护方法制备了一种两亲性三嵌段聚合物压敏胶PBz A-b-PHEA-b-PBz A。通过调节反应的投料比与反应时间,成功合成了三种不同组分的压敏胶。结果表明,三种压敏胶的玻璃化转变温度均远低于室温,其模量都处于10-100 k Pa的范围内,符合材料具有粘附特性所应遵循的Dahlquist准测。(2)利用多种结构表征方法揭示出,两亲性三嵌段聚合物在本体中产生微相分离,疏水链段聚集区不仅作为体系的物理“交联点”,赋予材料结构的完整性,而且能提供与各种界面粘附的功能。其中,亲水链段在氢键相互作用下形成的聚集区,既可在拉伸时被破坏又可在卸载时能重新修复,从而能有效增强压敏胶的力学强度和粘合性能。(3)利用探针粘合测试法系统探究了接触压力、接触时间、环境测试温度和剥离速率对压敏胶剥离时的最大应力与粘合能的影响。研究发现,压敏胶在小变形下的流变行为和在大变形下的剥离粘合能基本上满足时温叠加原理,剥离的屈服应力都能满足时温叠加原理,表明聚合物压敏胶的粘附性能主要来自于材料本体的粘弹性损耗。同时,压敏胶能够实现多次循环粘附和对粘合表面的按需剥离,具有一定的实用价值。综上,本论文通过自下而上的设计策略,为系统研究嵌段聚合物压敏胶的“组成-结构-性能”之间的关系,提供了新的设计思路,为压敏胶在实际应用的使用提供了研究基础。
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