有机盐对透明高分子材料结构和性能的影响研究

随着科学技术的发展,透明高分子材料已在众多领域取代了传统的无机透明材料。然而透明高分子材料仍然存在耐热性较低、不抗静电、表面硬度低、折射率较低等问题,因此功能性透明高分子材料的研究受到广泛关注。使用三正丁基辛基膦双三氟甲烷磺酰亚胺盐(TBOP-TFSI)和双三氟甲烷磺酰亚胺锂(Li-TFSI)对两种典型的透明高分子材料(聚甲基丙烯酸甲酯PMMA和聚碳酸酯PC)进行抗静电性能的改性,并与聚乙二醇(PEG)、油酸聚乙二醇酯(PEGMO)复合,制备了一系列兼具高透明性及抗静电性的高分子材料。同时研究了Li-TFSI对PMMA/PC不相容共混体系在相容性、透明性抗静电性能等的影响,成功制备了光学透明的PMMA/PC共混材料。主要工作内容如下:(1)PMMA/有机盐透明复合材料的制备、结构及性能的研究通过简单熔融加工的方法,将TBOP-TFSI及Li-TFSI分别与PMMA进行复合,得到了高透光率的PMMA/TBOP-TFSI和PMMA/Li-TFSI透明复合材料,研究了有机盐对材料的相容性、透明性、抗静电性、热性能和力学性能的影响。结果表明,有机盐与PMMA具有良好的相容性,材料的透光率达到92%以上,雾度低于5%。但由于过好的相容性,有机盐的阴阳离子被基体限定无法自由移动,材料并无抗静电性。(2)PC/有机盐复合材料的制备、结构及性能的研究将PC分别与两种有机盐熔融复合,得到了PC/TBOP-TFSI和PC/Li-TFSI复合材料。结果表明,PC与TBOP-TFSI相容性较差,透光率随TBOP-TFSI的加入而下降,添加量超过2%后会从材料中析出。同时由于相容性较差,使有机盐的阴阳离子在基体中自由移动,形成连续的导电通路,材料具有较好的抗静电效果,表面电阻低于10~(12)Ω/sq。PC与Li-TFSI热力学相容,复合材料透光率在90%以上,雾度低于2%,但材料无抗静电性能。在此基础上,将两种有机盐进行复配,通过调控有机盐的含量及复配比例,制备出了兼具高透光率和抗静电性的PC/(TBOP-Li)透明复合材料。(3)PEG、PEGMO对PC/TBOP-

TFSI复合材料的抗静电性和光学性能的影响将PEG、PEGMO作为抗静电剂加入PC/TBOP-TFSI复合材料,研究PEG、PEGMO和TBOP-TFSI的协同抗静电效果,得到具有永久抗静电性的PC/TBOP/PEG、PC/TBOP/PEGMO透明复合材料。PEG、PEGMO改善了TBOP-TFSI在PC基体中的分散,使TBOP-TFSI相区减小,材料具有良好的透明性。因为TBOP-TFSI与PC相容性较差,有机盐易析出使抗静电效果变差,加入PEG、PEGMO后,其亲水基与空气中水分子结合在材料表面形成一层水膜,亲油基与PC中的有机盐相亲,使材料不受周围环境湿度影响,材料具有永久抗静电性能。(4)PMMA/PC透明共混复合材料的制备、结构及性能的研究Li-TFSI与PMMA和PC都为热力学相容体系,将Li-TFSI加入PMMA/PC(80/20)不相容共混物中,成功制备了PMMA/PC光学透明复合材料。通过SEM的表征,加入0.75wt%的Li-TFSI后,复合材料中PC的相区尺寸低于可见光波长范围,PC与PMMA相容性变好,使材料具有较好的光学性能(透光率90%,雾度=5.5%,折射率=1.5102)