论文部分内容阅读
近年来,以天然生物质为原料的可再生功能材料的开发引起了学术界和工业界的广泛关注。利用可再生生物质资源制备聚合物材料,不仅降低了我们对有限的化石原料的依赖,而且可以减少由于化石原料的利用对人类健康和环境的不利后果。天然植物油脂是一种含量丰富的生物质资源,但是植物油脂高分子由于其柔顺的聚合物链,分子链之间较弱的链缠结导致植物油脂高分子性能较弱无法投入使用。因此开发性能优异的植物油脂高分子材料成为近些年的研究热点。本文通过将具有特异性互补氢键相互作用的核酸基团引入到环氧茶油聚合物中。通过核酸碱基间特异性氢键增强聚合物链之间的相互缠结和内聚力,从而开发出具有优异性能的茶油基压敏胶（PSA）材料。利用了核磁共振波谱仪（NMR）、凝胶色谱（GPC）、热重分析仪（TGA）、差示扫描量热仪（DSC）、力学拉伸机、原子力显微镜（AFM）等表征方法,系统研究了茶油基聚合物材料的单体和聚合物的合成、热力学性能、粘附性能、相关应用以及核碱基增强茶油基高分子机理等,现得出以下结论:（1）环氧茶油与腺嘌呤或胸腺嘧啶共聚物的制备:以茶油为原料通过连续的酰胺化、酯化和环氧化反应制备了丙烯酸酯类茶油基环氧单体（ECO）。然后与丙烯酸酯类腺嘌呤（AAc）或胸腺嘧啶（TAc）单体以不同单体摩尔比通过自由基聚合得到一系列环氧茶油核酸碱基共聚物P（ECO-co-AAc）或P（ECO-co-TAc）。分析结果发现:P（ECO-co-AAc）系列共聚物重均分子量为38.0-96.7 k Da,分子量分布在2.41-3.99之间;随着AAc摩尔量的增加,玻璃化转变温度（Tg）从PECO均聚物的-56.3°C到P(ECO0.5-co-AAc0.5)的8.9°C逐渐升高。P（ECO-co-TAc）系列共聚物重均分子量21.8-139.2 k Da,分子量分布在2.73-3.39之间;随着TAc摩尔量的增加,Tg在-28.3-2.3°C之间逐渐升高。（2）环氧茶油、腺嘌呤和胸腺嘧啶三元共聚物的制备:通过ECO、AAc和TAc三元共聚制备了不同摩尔比的三元共聚物P（ECO-co-AAc-co-TAc）。分析结果发现:P（ECO-co-AAc-co-TAc）共聚物重均分子量为48.5-96.3 k Da,分子量分布在2.78-3.21之间;随着核碱基含量的增加,Tg在-19.0-13.4°C之间逐渐升高。（3）茶油基PSA的性能研究:首先PECO均聚物在玻璃上的剪切强度仅为4.0±0.8×10~3 N/m~2,当在共聚物中引入核碱基后P（ECO-co-AAc）和P（ECO-co-TAc）的最强剪切强度分别为9.0±0.67×10~4 N/m~2和5.4±0.34×10~4 N/m~2。当将二者物理共混后引入腺嘌呤和胸腺嘧啶基团间特异性氢键相互作用MIX8:2的剪切强度可达12.5±1.30×10~4 N/m~2。对于P（ECO-co-AAc-co-TAc）由于植物油部分的长烷烃链赋予聚合物优异的疏水性,我们着重研究了该三元共聚物的水下粘附行为。结果表明三元共聚物具有优异的水下粘附性能,同时引入核碱基分子内和分子间的特异性氢键相互作用使三元共聚物在室温下对玻璃的水下粘附强度最高可达830±72 k Pa。进一步通过胸腺嘧啶的光二聚反应,引入共价交联,其水下粘附强度高达1.5 MPa。核碱基间特异的氢键互补相互作用有效的增强了茶油基胶粘剂的粘附性能,为制备高性能的生物基聚合物材料提供了新的策略。