低Tg磷酸盐玻璃/聚合物杂化材料相对是一类新型无机/有机杂化材料,因其可以具有很高的无机组分含量,低的加工温度,高强度,高模量而受人关注。但它也存在传统杂化材料中无机组分与聚合物基体复合界面性能差的问题,特别是与非极性聚合物之间。如何从这种新型的磷酸盐玻璃和非极性聚合物分子链结构出发,增加磷酸盐玻璃与非极性聚合物相容的热力学驱动力和动力学因素调控,改善其界面相容性,已经成为该材料发展中的一个亟待解决的基本问题。因此,我们设计磷酸盐玻璃分子结构,改变该分子结构上的特征相互作用基团含量,从体系热力学驱动力与动力学因素两方面对该磷酸盐玻璃/聚合物杂化体系界面相容性进行考察,建立磷酸盐玻璃/聚合物杂化材料的构-效关系。项目的实施将为这类性能优异的无机/有机杂化材料的具体应用奠定理论基础。
phosphate glass;polymer;hybrid material;compatibility;rheological
自项目启动以来,我们认真按照申请书的要求开展相关工作,重点研究了磷酸盐玻璃/聚合物杂化材料的制备及其界面相容性,取得了令人满意的成果。首先,我们以SnF2 、SnO 、P2O5为原料,制备了一系列低Tg的磷酸盐玻璃(Pglass),研究表明原料熔融温度、熔融时间、原料中F元素百分含量及其它金属阳离子的引入均会影响Pglass的Tg。其次,考察了Pglass/极性聚合物(PA66)杂化材料的界面相容性,结果发现Pglass与极性聚合物PA66杂化材料因两相间存在较强的相互作用力而相容性良好。再次,我们设计并制备了Pglass/非极性聚合物(LDPE、PP) 杂化材料,发现改性Pglass 或将LDPE( 或PP) 马来酸酐接枝改性,有利于Pglass在聚合物中的分散,增强其两相相容性,进而提高其力学性能。进一步我们研究了Pglass在高填充聚合物杂化材料中的应用,少量的Pglass能降低聚合物(PA6、PA66、PC)杂化材料的复数粘度,使体系剪切变稀更加明显,制备了高填充高流动的玻纤增强尼龙复合材料。通过该项目的开展,为建立Pglass/聚合物材料的构-效关系提供来基本认识,为这类性能优异的无机/有机杂化材料的具体应用提供了新思路。同时,依托该项目我们还开展了共混聚合物电解质材料界面问题的前期研究工作。以上述相关实验结果为基础共培养研究生6名,申请发明专利2项,发表论文9篇,其中SCI收录8篇,影响因子高于2的论文4篇。