β环糊精聚合物超分子配合物电流变液的制备及性能研究

《β环糊精聚合物超分子配合物电流变液的制备及性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西北工业大学博士学位论文β-环糊精聚合物超分子配合物电流变液的制备及性能研究姓名：高子伟申请学位级别：博士专业：材料物理与化学指导教师：赵晓鹏20031001西北工业火学博士学位论文摘要摘要：根据介电极化理论，从电流变液材料物理设计的介电常数、电导率和介电损耗等参数出发，采用分子自组装方法，制备出超分子配合物新型电流变液材料。从分子水平上通过对主体、客体及超分子配合物材料的结构调节，以期获得对电流变材料性能的调控，从而为电流变材料的化学设计提供一种有效方法。在本项研究中，分别制备了4种不溶性O．环糊精聚合物及其与1．(2一毗啶偶氮)．2．萘酚构筑

2、的超分子配合物、6种水溶性D．环糊精聚合物及其与3．羟基．2．萘甲酸的超分子配合物、2种p一环糊精淀粉树脂及6种p．环糊精淀粉共聚物与取代水杨酸、3一羟基一2-萘甲酸形成的超分子配合物颗粒，通过红外光谱、荧光分析、元素分析、电子吸收光谱及核磁共振谱等对它们的结构进行了表征。利用上述材料与甲基硅油配制了无水电流变液，研究它们的电流变性质，取得如下研究结果：1．用分子自组装方法构筑了不溶性D．环糊精聚合物／1．(2．吡啶偶氮)．2一萘酚的超分子配合物颗粒。用荧光分析、IR、XRD及计算机模拟手段对颗粒结构进行了表征，发现客体分子中极性较小的萘环进入环

3、糊精的疏水内腔，形成了不溶性D一环糊精聚合物超分子配合物。对比测试超分子配合物及主体材料配制的电流变液，发现超分子配合物电流变液的介电性能、流变学性能、温度效应以及抗沉降性能等均有明显提高，并发现聚合物的交联度对电流变效应影响较大，可以作为调节主体材料结构与性能的特征量。结果表明，满足超分子配合物电流变材料性能较好的交联度范围为4～8。2．为了迸一步考察交联度对电流变效应的影响，并便于超分子配合物颗粒的结构表征，制备了6种不同交联度的水溶性B．环糊精聚合物，以3一羟基一2．萘甲酸为荧光探针探讨了不同交联度超分子配合物的组成、稳定性及荧光性质。结果

4、表明，超分子配合物中主一客体配比均为1：1，其生成常数和相对荧光强度均随交联度的增长呈上升趋势，且相对荧光强度的增量与对应的交联度存在良好的线性关系。电流变液性能测试发现，6种超分子配合物电流变液在3kV／mm直流电场作用下，其屈服应力达3．38～5．98kPa，与对应聚合物相比，平均增加了47．6％。实验结果表明，交联度对水溶性B．环糊精聚合物，3一羟基。2一萘甲酸超分子配合物的电流变效应具有较大影响，其合适的交联度范围为6～8，并由材料的介电性能测试得到了证实。3．考虑到水溶性B一环糊精聚合物电流变液容易吸水及耐受电场能力较弱的不足，将水溶性

5、淀粉和不溶性淀粉分别引入B．环糊精聚台物基体，对其结构西北工业大学博士学位论文摘要进行修饰，制备了2种D．环糊精淀粉树脂。用FT-IR和激光Raman光谱对其结构进行表征，发现B一环糊精淀粉树脂均保留了环糊精的空腔结构，并证实淀粉参与了共聚。对电流变性质进行测试，发现淀粉参与共聚后所形成电流变材料的性能均有一定程度的改善。在4kV／mm直流电场作用下，由可溶性淀粉参与共聚的D．环糊精树脂电流变液的屈服应力可达6．2kPa，与不含淀粉的B．环糊精聚合物相比，约增加了35％，抗电场能力也可增至5kV／mm以上，且持续时问较长。同时发现该材料具有良好的

6、温度效应，在高温95℃下仍表现出很高的电流变活性。4。通过交联度对13．环糊精聚合物结构的调控及淀粉修饰，优选出性能较好的B一环糊精聚合物主体材料。在此基础上，制备了6种D一环糊精淀粉共聚物／取代水杨酸、3．羟基一2一萘甲酸超分子配合物。并利用FT-IR、UV．vis、NMR和荧光分析等对形成超分子配合物的组成和结构进行了表征。结果说明，取代水杨酸、3一羟基．2一萘甲酸均可与D一环糊精淀粉共聚物形成l：l型超分予配合物，且取代水杨酸、3。羟基．2．萘甲酸极性较小的苯环或萘环进入了环糊精空腔，而将极性较大的羧基和羟基留在了腔外。对电流变液性能进行测

7、试，发现6种超分子配合物电流变液的屈服应力在4kV／mm直流电场作用下，可达7，3～9．8kPa，较主体电流变活性提高了34～72％，其中以D一环糊精聚合物，3．羟基．2．萘甲酸超分子配合物电流变液为最高。结果表明，客体分子的基本骨架对主体电流变液性能影响较大，具有主调控作用：当客体分子的基本骨架一定时，水杨酸苯环上所含的取代基、它的位置及数量对主体电流变液性能仅有微调作用，且介电性能测试结果与之吻合。5．在前述实验结果基础上，提出D．环糊精聚合物电流变材料的分子调控方法。即利用B一环糊精聚合物交联度可控的特点，通过合成条件的控制，首先获得电流变

8、性能较好的8一环糊精聚合物主体材料；依据形成超分子配合物对客体分子的匹配性原则及客体分子的固有偶极矩，通过客体分子的基团调节和骨架调节，