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基体高分子对聚合物基金属梯度复合材料形态结构影响

作　者: 李秀涛
导　师: 唐建国；夏延致
学　校: 青岛大学
专　业: 材料学
关键词: 聚丙烯腈梯度电化学沉积复合材料功能高分子基体
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

本文通过电化学还原法制备了PAN基金属梯度复合材料(PMGCF)，主要研究了高分子基体对PMGCF形态结构的影响，并对制备工艺及形成机理做了一定探索。其内容如下： 1 通过合成的丙烯腈—甲基丙烯酸甲酯二元共聚物(P(AN-MMA))，丙烯腈—亚甲基丁二酸二元共聚物(P(AN-ITA))，丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯—丙烯磺酸钠三元共聚物(P(AN-MMA-AS))分别作为基体制备了聚合物基金属梯度复合膜材料(PMGCF)，以分析加入的MMA基团和亲水性基团对PMGCF沉积层中金属铜的梯度分布形态和膜的柔韧性的影响。作为基体所采用的三种共聚物均以以水溶性的氧化还原体系为引发剂，采用水相沉淀聚合法制备。对各种共聚物分别用傅立叶变换红外光谱图、核磁共振氢谱、乌氏粘度计法测聚合物的粘均分子量等进行了表征。 2 聚合物基金属梯度复合膜材料用溶液还原法制备。首先制的聚合物—金属—溶剂三元体系溶液，再将其均匀涂于阴极表面干燥至一定的程度，最后放入电解质溶液中进行电化学还原。本文着重讨论了了溶胀阴极膜的预干燥程度、阴极过电位、电解质溶液的PH值、聚合物基体的结构等因素对金属铜在溶胀阴极膜中的沉积分布以及结晶的形态的影响。用扫描电镜和体式显微镜对制备的PMGCF进行了分析，结果表明：制备的PMGCF样品的金属沉积层梯度分布均匀，在一定的电化学条件下金属铜和聚合物基体形成了互穿的立体网状结构。溶胀阴极膜中微孔数目的大小和分布情况，阴极表面吸附氢离子量对PMGCF的形态结构有重大的影响。 3 实验显示P(AN-MMA)作为基体制备的PMGCF五金属沉积，铜的沉积量为零；P(AN-MMA-AS)，P(AN-ITA)两种共聚物为基体时均出现金属铜的沉积，二者金属沉积相均呈现一定程度的梯度分布形态，但P(AN-ITA)为基体时得到的晶体比较粗大，且随其中ITA的含量的增多得到粗糙晶体的数目增大，所制的PMGCF脆而硬，受外力冲击时容易断裂。P(AN-MMA-AS)为基体时金属梯度分布较合理，金属晶体细小而且致密，而且所制的PMGCF柔韧性较好，随MMA含量的增多而柔韧性增大，随其中的 AS的含量的增大，所得的金属晶体尺寸变化与 P（AN－ITA）相似，但变化的趋势较缓慢。聚合物基体特殊的聚集态结构是互穿立体网络形成的必要条件，皿M的加入有利于破坏丙烯睹大分子链的规整性，使结晶度降低，提高聚合物的柔韧性，含亲水基团的单体（ITA、AS）存在有利于降低离子迁移的界面能，提供溶剂化铜离子迁移的途径以及聚合物基体网络结构的形成和稳定。合理的搭配三者之间的配比，可得到机械性能优异，金属沉积层梯度分布均匀、合理期望的功能材料。

全文目录

摘要  2-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章文献综述  8-28
  1.1 引言  8
  1.2 聚合物基复合材料概述  8-9
  1.3 聚合物基金属复合材料  9-14
  1.4 聚合物基功能梯度复合材料  14-21
  1.5 本课题的研究内容  21-23
  参考文献  23-28
第二章基体高分子的合成与表征  28-44
  2.1 引言  28-29
  2.2 聚(丙烯腈-CO-甲基丙烯酸甲酯)合成与表征  29-34
  2.3 聚(丙烯腈-CO-亚甲基丁二酸)合成与表征  34-37
  2.4 聚(丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯-丙烯磺酸钠)合成与表征  37-42
  2.5 本章小结  42-43
  参考文献  43-44
第三章梯度复合材料制备及表征  44-49
  3.1 引言  44
  3.2 聚合物金属梯度复合材料制备  44-46
  3.3 聚合物金属梯度复合材料表征  46-48
  参考文献  48-49
第四章梯度形成机理分析  49-73
  4.1 引言  49
  4.2 溶涨阴极膜成分及作用  49-50
  4.3 电化学还原基本列历程  50-53
  4.4 影响形态结构基本因素  53-62
    4.4.1 电极材料  53-54
    4.4.2 溶胀阴极膜干燥程度  54-55
    4.4.3 阴极过电位  55-57
    4.4.4 反应温度  57-58
    4.4.5 电解质溶液PH值  58-62
  4.5 基体高分子结构对形态结构影响  62-72
  参考文献  72-73
第五章结论  73-75
致谢  75

基体高分子对聚合物基金属梯度复合材料形态结构影响

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