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北京市中级专业技术资格评审申报论文 第-9-页申报论文（中 级）题目 一种新型电视机外壳材料的合成及研究单 位：北京京东方多媒体科技有限公司姓 名：张晶晶申报专业：有机化学 2014 年 6 月 28 日摘 要目前的液晶电视的外壳及边框材料主要采用ABS（苯乙烯丁二烯丙稀腈共聚物）、HIPS（高抗冲聚苯乙烯）、PS聚苯乙烯等塑料材质，采用塑料材料一方面由于热导性差，散热困难，导致变形；另一方面由于塑性较大，容易变形，导致后壳与前框接合不好，产生缝隙。形状记忆高分子材料(shape memory polymer, SMP)，是指具有初始形状的制品，在一定的条件下改变其初始形状并固定后，通过外界条件等的刺激，又可回复其初始形状的高分子材料。热致形状记忆高分子材料在形变被固定后，当加热到一定温度时，又可以恢复到原来的形状。在航空航天、印刷包装、机械制造以及临床医疗等领域有重要的应用。作为一类新兴的功能材料，其很多新用途正不断被开发，例如用记忆合金制作的眼镜架，如果不小心被碰弯曲，只要将其放在热水中加热，就可以恢复原状。基于以上液晶电视外壳及边框材料存在的不足及形状记忆材料的形状记忆优势，将形状记忆材料应用于液晶电视外壳及边框，可以有效解决其容易变形的问题。本文利用溶液法并引入有机硅偶联剂合成了交联型Si-SMPU。这种方法在端基引入硅乙氧基，样品室温下即可交联。研究表明PCL/MDI/KH550体系中，摩尔比为1 : 1.4 : 0.8的Si-SMPU具有很好的形状记忆性能。关键词： 电视机外壳，形状记忆，可恢复形变目 录摘 要.绪 论 .1一、（标题1+居中）.21、（标题2）.22、 .2(1) .2(2) .2二、 .3三、.31、.4结 论.4参考文献.5附 录.6-9-绪 论(样式：正文；字体：宋体；字号：小四或四号字；段落：1.5倍行距，说明研究背景、动机、意义和目的)目前的液晶电视的外壳及边框材料主要采用ABS（苯乙烯丁二烯丙稀腈共聚物）、HIPS（高抗冲聚苯乙烯）、PS聚苯乙烯等塑料材质，其中HIPS占绝大多数。由于HIPS 材料是一种非结晶性材料, 本身较脆易裂, 且电视机壳是薄壁框形件, 因此某方面的不足就会引起机壳的失效开裂 ( 俗称壳裂)或变形现象 ，特别是大尺寸屏幕的电视机壳更甚, 前壳多于后壳。此外，采用塑料材料作为外壳，一方面由于热导性差，散热困难，导致变形；另一方面由于塑性较大，容易变形，导致后壳与前框接合不好，产生缝隙。将形状记忆高分子材料应用于电视机外壳可以有效避免以上失效开裂或变形现象。形状记忆高分子 (Shape Memory Polymer，简称SMP)是一类新型的功能高分子材料，它能够对周围环境的变化做出反应，在感知外界环境变化（热、光、磁场、电场、溶剂等）的同时，能响应这种变化，并通过对自身力学参数（如形状、位置和应变等）进行调整，回复到预先设定的形状 。与形状记忆合金(Shape Memory Alloy，简称SMA)和形状记忆陶瓷 (Shape Memory Ceramic，简称SMC)相比，SMP具有形变量大、易于加工、形变恢复温度便于调整，具有潜在的生物相容性及生物可降解性等优势，并且耐腐蚀、绝缘性好、质轻、成本低，尤其是它们可回复的应变可达到近100%，远远高于SMA(约10%)和SMC (约1%) , ，由此可见，SMP是一类具有很大的发展潜力及应用价值的的形状记忆功能材料。将SMP应用于电视机的重要条件是其具有良好的形状记忆性能。本文将合成一种新型形状记忆高分子材料，并对其形状记忆性能进行表征。（论文主体）一、 利用一种新的合成交联型SMPU的方法，由PCL为软段，PCL的Tm为可逆相的相转变点，与MDI反应，再引入有机硅偶联剂KH550（-氨丙基三乙氧基硅烷）制备硅乙氧基封端的Si-SMPU预聚体，Si-SMPU预聚体室温下利用硅乙氧基水解交联制备Si-SMPU。通过调节PCL/MDI/KH550的比例以及催化剂的用量，调整结晶度和交联密度，最终制备了具有良好形状记忆性能的交联型Si-SMPU。此种制备方法原料易得，制备成本较低，操作过程简单，预聚体可长时间在室温下存放。此交联方法的优点在于样品于室温温和条件下即可交联，节省能源，且交联过程稳定，重复性好。1、Si-SMPU形状记忆高分子材料的制备 Si-SMPU前驱体制备过程中采用PCL作为软段，MDI作为硬段，KH550作为硅烷偶联剂反应生成具有硅乙氧基封端的Si-SMPU预聚体。利用稀HCl水溶液及去离子水作为催化剂，稀HCl水溶液及去离子水能够催化硅乙氧基水解成硅羟基，可制备得到具有进一步交联能力的Si-SMPU前驱体溶液。伴随着硅乙氧基的继续水解并交联，最终形成交联型Si-SMPU。 Si-SMPU预聚体溶液制备过程中采用的溶剂是1，4-二氧六环。制备过程如下：在氮气保护下，向装有搅拌器、滴液漏斗的三口烧瓶中加入计量的提纯过的MDI，置于油浴锅中加热到80C ，用滴液漏斗向其中缓慢滴加计量的PCL-1，4-二氧六环溶液，机械搅拌并脱气充氮气，这一过程中-CON/-OH 1，随后降温到室温后，加入计量的KH550进行扩链反应，脱气充氮气，在整个反应过程中，利用溶剂1，4-二氧六环控制体系粘度。最后得到硅乙氧基封端的Si-SMPU预聚体。 水解交联 图1、Si-SMPU的制备过程 试验制备的PCL/MDI/KH550体系Si-SMPU的配比如表1-1所示表1-1 PCL/MDI/KH550体系Si-SMPU制备样品比例及其硬段含量组成组分摩尔比硬段含量PCL/MDI/KH5501 : 1.2 : 0.21 : 1.2 : 0.41 : 1.4 : 0.81 : 1.7 : 1.41 : 2.0 : 1.014.7 %16.3 %20.9 %26.9 %26.5%首先对不同比例的样品进行手动拉伸试验测试。测试过程中发现，样品PCL/MDI/KH550摩尔比例为1 : 1.2 :0.2的样品测试过程中加热到50 C时强度很低，易拉伸，但形变固定需要时间长，0 C经过5 min后，样品不能完全固定，再次加热回复时，形变回复率只有50 %。当样品中MDI/KH550比例增大到1 : 1.4 : 0.8时，样品加热到50 C后强度较好，0 C经过5 min后，样品完全固定，形变固定率为100 %，再次加热样品能完全回复，形变回复率为100 %。继续增加MDI/KH550的比例为1.7 : 1.4与2.0 : 1.0时，样品加热到50 C以上时，材料较脆，拉伸易断裂。不能很好的完成形状记忆测试过程。我们推测，当MDI/KH550含量较低时，样品交联度较低，固定相含量较低，导致形状固定与回复较难；当MDI/KH550含量过高时，样品交联度较高，导致强度增大，拉伸易断裂，固定相交联点过多，影响破坏软段相的结晶，导致形状记忆性较差。结果表明，PCL/MDI/KH550摩尔比例为1 : 1.4 : 0.8的样品具有较好的形状记忆性能。试验初始长度为0.5 cm（图2a），试验过程中首先将材料在50 C温度水中加热，拉伸至1 cm，保持应力的情况下在室温下放置5 min，长度保持在1 cm（图2b），再将样品放入50 C水中，样品收缩长度回复为0.5 cm（图2c）。重复上述试验，第三次测试拉伸至1 cm，长度保持在1 cm（图2e），再次在50 C水中加热样品依然回复到0.5 cm（图2f）。从拉伸试验结果可知，两次循环拉伸测试样品的形变固定率与形变回复率均能达到100 %。图2、PCL/MDI/KH550摩尔比为1 : 1.4 : 0.8的Si-SMPU拉伸形状记忆测试图（ac: 第一次拉