[發(fā)明專(zhuān)利]類(lèi)玻璃高分子材料的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810865745.2
• 申請(qǐng)日: 2018-08-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108917977B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉巖;楊洋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01K11/32
• 分類(lèi)號(hào): G01K11/32
• 代理公司: 北京華進(jìn)京聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11606
• 代理人: 王賽

本發(fā)明公開(kāi)了一種類(lèi)玻璃高分子材料的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定方法，包括以下步驟：提供類(lèi)玻璃高分子材料和聚集誘導(dǎo)發(fā)光分子，所述類(lèi)玻璃高分子材料具有交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)含有對(duì)熱刺激響應(yīng)的動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵，所述聚集誘導(dǎo)發(fā)光分子摻雜在所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中；在升溫或降溫過(guò)程中測(cè)定所述聚集誘導(dǎo)發(fā)光分子在預(yù)定溫度范圍內(nèi)的多個(gè)溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)熒光強(qiáng)度；利用所述多個(gè)溫度點(diǎn)與所述多個(gè)熒光強(qiáng)度繪制熒光強(qiáng)度隨溫度變化的曲線(xiàn)，所述曲線(xiàn)包括多個(gè)斜率不變的直線(xiàn)段和多個(gè)斜率變化的弧線(xiàn)段；以及根據(jù)已知的所述類(lèi)玻璃高分子材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，將不包括所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的第一弧線(xiàn)段對(duì)應(yīng)的溫度區(qū)間確定為所述拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度所在的第一溫度區(qū)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，特別是涉及一種類(lèi)玻璃高分子材料的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定方法。

背景技術(shù)

高分子材料可以簡(jiǎn)單分為熱固性高分子和熱塑性高分子兩種。熱塑性高分子可反復(fù)加工和塑形，但其熱力學(xué)性能較差。而熱固性高分子剛好相反，其力學(xué)強(qiáng)度較高、耐壓耐熱性較好，但由于熱固性材料是三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，具有不熔不溶的性質(zhì)，一旦加工成型后就不能再加工和重塑形。因此，當(dāng)熱固性材料老化、損壞時(shí)，即成廢棄物，這不僅造成資源的浪費(fèi)，廢棄物處理還帶來(lái)污染環(huán)境等問(wèn)題。若熱固性材料能具有熱塑性材料的可再加工性能，則材料能反復(fù)利用，有望避免資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等問(wèn)題。

近年來(lái)，研究者將動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵引入到環(huán)氧樹(shù)脂中，利用交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)態(tài)酯鍵在高溫下發(fā)生快速的酯交換反應(yīng)而使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重排，首次實(shí)現(xiàn)了熱固性材料在成型后的再加工性能。該環(huán)氧樹(shù)脂在某個(gè)溫度以下，酯交換反應(yīng)很慢，拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)是固定的；但在這個(gè)溫度以上，酯交換反應(yīng)很快，拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)像粘彈性流體一樣能流動(dòng)，此時(shí)能塑形，化學(xué)家Leibler將具有此類(lèi)性質(zhì)的熱固性高分子材料稱(chēng)為類(lèi)玻璃高分子(vitrimer)。這個(gè)溫度類(lèi)似于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(glass transition temperature，T_g)，能使高分子鏈段在運(yùn)動(dòng)和凝固之間可逆變化。因此，在類(lèi)玻璃高分子中，除了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度T_g，還有一個(gè)由“凝固”的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)開(kāi)始“流動(dòng)”產(chǎn)生的類(lèi)似于T_g的溫度，這個(gè)溫度被Leibler定義為拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度(topology freezing transition temperature，T_v)。現(xiàn)有的能準(zhǔn)確測(cè)定T_v的方法較少，傳統(tǒng)測(cè)量相轉(zhuǎn)變溫度(如玻璃化轉(zhuǎn)變溫度T_g，熔點(diǎn)T_m)的差示掃描量熱儀(DifferentialScanning Calorimetry，DSC)無(wú)法用于測(cè)量T_v，目前只有膨脹實(shí)驗(yàn)(dilatometry test)、應(yīng)力松弛法、流變儀用來(lái)測(cè)定T_v。雖然正在動(dòng)態(tài)重組的網(wǎng)絡(luò)比靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)有更高的膨脹系數(shù)，但類(lèi)玻璃高分子的膨脹曲線(xiàn)在T_v處，膨脹變化不明顯，因此很難準(zhǔn)確確定T_v的溫度。這就使不同文獻(xiàn)中測(cè)定類(lèi)玻璃高分子的T_v得到的結(jié)果差別很大，各有爭(zhēng)議。因此，急需發(fā)展一種新型的、簡(jiǎn)便的、準(zhǔn)確的方法測(cè)定類(lèi)玻璃高分子的T_v。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種簡(jiǎn)便的、準(zhǔn)確的測(cè)定方法用于測(cè)定類(lèi)玻璃高分子材料的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度。

一種類(lèi)玻璃高分子材料的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定方法，包括以下步驟：

提供類(lèi)玻璃高分子材料和聚集誘導(dǎo)發(fā)光分子，所述類(lèi)玻璃高分子材料具有交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)含有對(duì)熱刺激響應(yīng)的動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵，所述聚集誘導(dǎo)發(fā)光分子摻雜在所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中；

在升溫或降溫過(guò)程中測(cè)定所述聚集誘導(dǎo)發(fā)光分子在預(yù)定溫度范圍內(nèi)的多個(gè)溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)熒光強(qiáng)度；

利用所述多個(gè)溫度點(diǎn)與所述多個(gè)熒光強(qiáng)度繪制熒光強(qiáng)度隨溫度變化的曲線(xiàn)，所述曲線(xiàn)包括多個(gè)斜率不變的直線(xiàn)段和多個(gè)斜率變化的弧線(xiàn)段；以及