聚(2-甲氧基-5-辛氧基对苯撑乙烯)的合成及电流变性能研究

摘要

电流变流体(Electrorheological Fluids,ERF)是一种新型的智能材料,其流变性能(如场致屈服应力和粘度)在外加电场作用下,可以发生快速、可逆和明显的改变,因而在机电行业、航空航天等领域有着广阔的应用前景。本文在综述电流变流体的组成、电流变效应的机理、影响电流变效应的主要因素等的基础上,对线性聚合物聚(2-甲氧基-5-辛氧基对苯撑乙烯)[Poly(2-methoxy-5-octyloxy-p-phenylenevinylene),MO-PPV]的合成及其电流变性能进行了研究。
　　论文以对甲氧基苯酚为原料,通过醚化、氯甲基化反应合成了1,4-双氯甲基-2-甲氧基-5-辛氧基苯[1,4-Bis(chloromethyl)-2-methoxy-5-octyloxybenzene, BCMMOOOB];然后,在t-BuONa/THF体系中,通过滴加单体BCMMOOOB的THF溶液,采用超声振荡和机械搅拌相结合的方式,运用Gilch路线合成了共轭聚合物MO-PPV。通过对合成过程较系统的研究,较好地解决了Gilch合成方法中的产物胶化问题,得到了收率达79.9％的聚合产物。论文采用FT-IR对聚合产物的分子结构进行了表征,采用GPC法测定了分级后聚合物粒子的聚合度,并采用扫描电镜、热分析仪、精密数字电桥等仪器对各聚合物样品的表面形态、热稳定性、电导率和介电常数等与电流变效应相关的性能进行了测试和表征。
　　论文以硅油为分散介质,以MO-PPV为分散相制备了聚合物基无水电流变流体,用NXS-11A型旋转粘度计较系统地研究了MO-PPV悬浮体系的流变性能。考察了不同聚合度的聚合产物的电流变效应;研究了电场强度、剪切速率等对流体的流变性能的影响;探讨了聚合物粒子的大小对聚合物基电流变流体的电流变效应的影响;并对比了单粒径粒子体系与双粒径粒子体系的电流变效应。研究结果表明,由于聚合度的不同,导致聚合物体系共轭程度和体系中电荷密度的差别,不同聚合度的聚合产物具有不等的容纳电荷的能力,由此导致了不同聚合度的聚合产物具有不同的介电与导电性能。中等聚合度的MO-PPV粒子具有最大的介电常数和最小的电导率,因而电流变性能最好,由此也表明该聚合物基电流变流体体系的电流变效应主要是由于分散相与分散介质的介电失配而非电导率失配。分散相粒子大小对电流变性能的影响结果表明,小粒径粒子体系的电流变效应最强。在双粒径粒子体系中,一方面小粒子的存在避免了大粒子的重力沉降问题;另一方面,由于颗粒小的粒子能运动到成链能力较强的大粒子之间,增强了大粒子之间的连接强度,提高了粒子极化而形成的纤维状链的紧密性,因而能够显示出较好的电流变效应。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 电流变流体的组成与分类

1.3 电流变流体的作用机制

1.4 影响电流变效应的因素

1.5 总结与展望

1.6 本论文研究工作的目的、设计思想及潜在意义

第2章 MO－PPV的合成

2.1 主要试剂及仪器

2.2 单体和聚合物的合成

2.3 合成过程的讨论

2.4 MO－PPV的分级

2.5 MO－PPV电流变流体的制备

第3章 MO－PPV的性能表征

3.1 主要仪器及测试方法

3.2 MO－PPV的红外谱图分析结果

3.3 聚合物分子量及聚合度分析结果

3.4 粒子的大小和形貌表征

3.5 MO－PPV颗粒的热性能

3.6 MO－PPV介电相关性质的测试过程和结果

3.7 分散相微粒密度的测定

第4章 MO－PPV的电流变性能研究

4.1 仪器及测试方法

4.2 剪切应力与电场强度及剪切速率的关系

4.3 表观粘度与电场强度及剪切速率的关系

4.4 不同聚合度对电流变效应的影响

4.5 粒子大小对电流变效应的影响

4.6 双粒径粒子体系对电流变效应的影响

第5章 结 论

参考文献

致谢

个人简历

攻读硕士学位期间发表的论文