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本文通过开环聚合反应(ROP)、可逆加成-断裂-链转移自由基聚合反应(RAFT)、原子转移自由基聚合(ATRP)等聚合方法,结合点击化学(Click)、酯化反应、还原反应、取代反应等化学方法设计合成了一系列的AB两嵌段聚合物、ABA三嵌段聚合物、ABC三嵌段聚合物、“瓶刷”状聚合物等具有不同拓扑结构的聚合物,并用其热固性聚合物材料纳米尺度上的微结构的形成。通过改变嵌段共聚物含量、分子量、分子拓扑结构、形成机理等有效地控制了材料的纳米结构形态。用透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)和小角X射线散射(SAXS)研究了材料的纳米结构形态及其形成机理;用动态力学分析(DMTA)、断裂力学分析、阻抗分析仪、凝胶行为测试等研究了纳米材料的性能;对材料的结构和性能关系进行了较为深入的研究,取得了一定的进展。1.通过RAFT成功合成了含聚电解质的两亲性嵌段共聚物聚环氧乙烷-b-聚对苯乙烯磺酸钠(PEO-b-PSSNa)。用其改性环氧树脂,成功将聚电解质以纳米颗粒分散在热固性树脂的基体中,制备了具有纳米结构的热固性环氧树脂。研究发现PEO-b-PSSNa在环氧树脂中是按照“自组装”的机理形成纳米结构的;PEO-b-PSSNa的混入会降低热固性环氧树脂的玻璃化温度(Tg);随着PEO-b-PSSNa含量的增加,材料的初始热降解温度降低,高温残留量明显提高;在103~107 Hz的范围内,随着PEO-b-PSSNa含量的增加,热固性环氧树脂的介电常数(ε)和介电损耗(tanδ)是呈现增加趋势的,且随着频率(f)的增加,介电常数(ε)呈下降的趋势。2.通过RAFT成功合成了不同拓扑结构的ABC三嵌段共聚物聚己内酯-b-聚苯乙烯-b-聚丙烯酸三氟乙酯(PCL-b-PS-b-PTFEA)和ACB三嵌段共聚物聚己内酯-b-聚丙烯酸三氟乙酯-b-聚苯乙烯(PCL-b-PTFEA-b-PS)。分别将其混入热固性环氧树脂中,成功制得了具有“核壳”状、“套管”状和“球状”纳米结构的三相分离的热固性环氧树脂。研究发现PCL-b-PS-b-PTFEA或PCL-b-PTFEA-b-PS在环氧树脂中均按照“自组装”和“反应诱致微相分离”的双重机理形成纳米微相结构。三嵌段共聚物的混入会不同程度的降低环氧树脂的玻璃化温度。3.通过ATRP、ROP和Click化学成功合成了具有嵌段结构的“瓶刷”状聚合物聚[2-(2-溴丙烯酸酯基)甲基丙烯酸羟乙酯-g-(聚苯乙烯-b-聚己内脂)]P[BPEMA-g-(PS-b-PCL)]。将P[BPEMA-g-(PS-b-PCL)]混入热固性环氧树脂,成功制备了具有“线形”纳米结构的热固性环氧树脂。通过对纳米结构形成机理的研究,提出了“单分子反应诱致微相分离”机理,这为通过单分子设计控制热固性树脂的纳米结构形态提供了重要依据。通过RAFT、ROP和ATRP,成功合成了杂臂的“瓶刷”状共聚物聚[(甲基丙烯酸羟乙酯-g-聚己内酯)-r-聚(2-(2-溴丙烯酸酯基)甲基丙烯酸羟乙酯-g-聚苯乙烯)][P(HEMA-g-PCL)-r-(BPEMA-g-PS)]。将其混入热固性环氧树脂,成功制备了具有“球状”和“层状”纳米结构的热固性环氧树脂。研究表明通过改变瓶刷状聚合物的含量,可有效的控制热固性环氧树脂的纳米结构形态;P(HEMA-g-PCL)-r-(BPEMA-g-PS)中的PS链段在环氧树脂的基体中是依据“反应诱致相分离”的机理形成微相的。4.通过ROP合成了两种分子量相当、结构相似的ABA三嵌段共聚物聚己内酯-b-聚(丁二烯-co-苯乙烯)-b-聚己内酯(PCL-b-PBS-b-PCL)和聚己内酯-b-聚(乙烯-co-乙基乙烯-co-苯乙烯)-b-聚己内酯(PCL-b-PEEES-b-PCL)。分别将其混入热固性环氧树脂制备了具有“球”状和“蠕虫”状纳米结构的热固性材料。研究发现PCL-b-PBS-b-PCL和PCL-b-PEEES-b-PCL对环氧树脂具有明显的增韧作用;PBS在环氧树脂的基体中通过“反应诱致相分离”的机理形成“小而多”的微相结构,而PEEES在基体中通过“自组装”的机理形成“大而少”的微相;当PCL-b-PBS-b-PCL和PCL-b-PEEES-b-PCL的含量相同时,PCL-b-PBS-b-PCL增韧的环氧树脂具有相对较高的玻璃化温度和断裂韧性。5.通过RAFT和RAFT/MADIX的方法分别制备了具有纳米结构的PNIPAAm-b-PVPy-bPNIPAAm和PNIPAAm-b-PAA-b-PNIPAAm交联网络水凝胶。通过对水在PNIPAAm-b-PVPy-bPNIPAAm凝胶中扩散机理的研究,发现PVPy微相加快了水分子在交联网络中扩散,不符合Fickian扩散定律;通过对水凝胶进行溶胀、去溶胀和再溶胀实验,发现PNIPAAm-b-PVPy-bPNIPAAm交联网络水凝胶的溶胀比随着PVPy含量的增加而增加;经过改性后的PNIPAAm-b-PVPy-b-PNIPAAm交联网络水凝胶表现出对温度更快的响应性。研究还发现PNIPAAm-b-PAA-b-PNIPAAm水凝胶的体积相转变温度(VPTT)随着PAA含量的增加呈下降的趋势;PAA含量为5 wt%时,PINPAAm交联网络水凝胶具有最大的溶胀比;PAA与PNIPAAm的络合现象会影响PNIPAAm水凝胶的溶胀和再溶胀性能。