学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

POSS基聚合物超疏水杂化纤维的制备与表征

作　者: 刘梦姣
导　师: 冯连芳；张才亮
学　校: 浙江大学
专　业: 化学工程
关键词: 多面体低聚倍半硅氧烷聚甲基丙烯酸甲酯静电纺丝超疏水杂化纤维
分类号: TQ340.64
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 0次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

超疏水材料具有优异的防水和自清洁性能。目前,通过静电纺丝技术得到微纳结构以增加表面粗糙度成为制备超疏水表面的重要研究方向之一。其中,研究多相复合物的相分离程度对电纺产物形态和性能的影响具有重要意义。论文以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和七异丁基单甲基丙烯酸酯基多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)为研究对象,采用物理共混和化学共聚的方法制备了PMMA/POSS共混物PMMA-co-POSS/POSS共混物以及PMMA-co-POSS共聚物三种具有不同相分离程度的产物,并采用溶液静电纺丝技术制备它们的纤维膜,并考察了其形貌结构和疏水性能。论文取得以下研究成果：1)以偶氮二异丁腈为引发剂,在甲苯和四氢呋喃的混合溶剂中进行甲基丙烯酸甲酯(MMA)和POSS单体的自由基聚合后,用冰甲醇沉降获得产物,实验结果表明：共聚产物中存在未参与反应的POSS单体,为PMMA-co-POSS/POSS共混物。为获得PMMA-co-POSS共聚物,对比了两步沉析法(先用四氢呋喃溶解,再用正己烷沉析)和一步浸泡法(直接用正己烷浸泡)两种后处理方法,结果表明：两种方法均可有效除去共聚物中残余的POSS单体,其中以一步浸泡法更优,可完全除去未反应的POSS,获得PMMA-co-POS S共聚物。2)透射电镜(TEM)结果显示,POSS在PMMA-co-POSS中比PMMA中具有更好的分散效果,表明PMMA-co-POSS/POSS共混物的相容性优于PMMA/POSS共混物。采用溶液静电纺丝技术制备这两种共混物的纤维膜,结果表明PMMA/POSS电纺纤维膜可获得最大接触角为148.9°,未达到超疏水要求,而同质量配比的PMMA-co-POSS、POSS电纺纤维膜的接触角可达158°,说明改善相容性可有效增大电纺纤维膜的接触角。但是,PMMA-co-POSS/POSS共混物电纺纤维膜的滚动角为28°,也未能达到超疏水要求。进一步减小相分离程度,采用PMMA-co-POSS共聚物进行电纺得到的纤维膜的滚动角可减小到5°,说明减小相分离程度可改善纤维膜的超疏水性。3)静电纺丝制备PMMA-co-POSS共聚物的杂化纤维膜,考察了分子量和浓度对疏水性能的影响。当溶液浓度一定时,随分子量的增加,纤维膜结构由纯珠粒向纯线型纤维转变,且珠粒结构由类球形向锥形转变,线型纤维结构直径呈增大趋势；纤维膜的水接触角先增大后减小,最高大于175°；滚动角呈增大趋势。当分子量一定时,随溶液浓度的增大,纤维膜形貌变化具有与上述相同的规律；水接触角逐渐减小,但一直大于150°；滚动角呈增大趋势。综合对比,珠链结构可获得最好的超疏水性能。

全文目录

致谢  6-8
摘要  8-10
Abstract  10-12
插图与附表清单  12-15
目录  15-18
1 绪论  18-20
2 文献综述  20-40
  2.1 超疏水微纳纤维的发展  20-24
    2.1.1 自然界的超疏水纤维表面  20-21
    2.1.2 静电纺丝制备超疏水纤维表面  21-24
  2.2 POSS及其改性聚合物  24-36
    2.2.1 POSS的简介  24-26
    2.2.2 POSS基聚合物杂化材料的制备  26-31
    2.2.3 POSS基聚合物杂化材料的作用  31-35
    2.2.4 POSS基聚合物杂化材料的应用  35-36
  2.3 静电纺丝制备POSS基杂化纤维材料  36-37
  2.4 本课题的研究内容及意义  37-40
3 PMMA/POSS共混物的静电纺丝  40-54
  3.1 引言  40
  3.2 实验部分  40-43
    3.2.1 实验原料和试剂  40-41
    3.2.2 PMMA均聚物的合成  41
    3.2.3 静电纺丝装置  41-42
    3.2.4 PMMA/POSS共混溶液的配制及电纺  42-43
    3.2.5 分析测试方法  43
  3.3 结果分析与讨论  43-52
    3.3.1 纯PMMA与纯POSS的电纺  43-45
    3.3.2 共混电纺纤维的形貌  45-49
    3.3.3 共混电纺纤维的性能  49-52
  3.4 本章小结  52-54
4 PMMA-co-POSS的合成与表征  54-70
  4.1 引言  54
  4.2 实验部分  54-57
    4.2.1 实验原料和试剂  54-55
    4.2.2 PMMA-co-POSS聚合物的合成  55-56
    4.2.3 分析测试方法  56-57
  4.3 结果分析与讨论  57-68
    4.3.1 共聚产物的结构表征  57-60
    4.3.2 共聚产物的成分表征  60-63
    4.3.3 共聚产物的后处理产物成分表征  63-68
  4.4 本章小结  68-70
5 PMMA-co-POSS/POSS共混物的静电纺丝  70-80
  5.1 引言  70
  5.2 实验部分  70-72
    5.2.1 实验原料和试剂  70
    5.2.2 静电纺丝装置  70
    5.2.3 聚合物溶液的制备及电纺条件  70-71
    5.2.4 分析测试方法  71-72
  5.3 结果分析与讨论  72-78
    5.3.1 PMMA/POSS和POSS-co-PMMA/POSS共混物的形貌对比  72-73
    5.3.2 共聚产物电纺纤维的形貌  73-75
    5.3.3 PMMA-co-POSS与POSS的配比对纤维形貌和性能的影响  75-78
  5.4 本章小结  78-80
6 PMMA-co-POSS共聚物的静电纺丝  80-88
  6.1 引言  80
  6.2 实验部分  80-81
    6.2.1 实验原料和试剂  80
    6.2.2 静电纺丝装置  80
    6.2.3 共聚物溶液的制备及电纺条件  80-81
    6.2.4 分析测试方法  81
  6.3 结果分析与讨论  81-86
    6.3.1 电纺浓度对共聚物电纺纤维形貌的影响  81-83
    6.3.2 分子量对共聚物电纺纤维形貌的影响  83
    6.3.3 共聚物电纺纤维的疏水性能  83-86
  6.4 本章小结  86-88
7 结论与展望  88-90
  7.1 结论  88-89
  7.2 展望  89-90
参考文献  90-106
作者介绍及攻读硕士学位期间主要研究成果  106

POSS基聚合物超疏水杂化纤维的制备与表征

内容摘要

全文目录

相似论文