研究目的
展示非平面结构单元在调控聚合物光弹性双折射以及获得近零和负光弹性系数方面的效用。
研究成果
诸如HAMA和iBOA等非平面结构单元能有效调节光弹性双折射,实现接近零和负的系数。增塑剂的加入进一步降低系数和玻璃化转变温度。这些发现凸显了大体积非平面侧基在设计显示器和光电子应用光学聚合物方面的潜力,不过在稳定性和作用机制方面仍需进一步研究。
研究不足
该研究仅限于特定的共聚物体系(2VP-HAMA和VP-iBOA),可能无法推广至其他聚合物。光弹性双折射的机制尚未完全明确,且未研究长期稳定性和温度效应。使用PVP等吸湿性材料可能会限制实际应用。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过自由基聚合合成无规共聚物,探究非平面结构单元对光弹性性能的影响。参考了双折射理论模型,实验方法包括共聚物合成、薄膜制备及光弹性系数测量。
2:样品选择与数据来源:
合成了不同组成的2-乙烯基吡啶(2VP)与羟基金刚烷基甲基丙烯酸酯(HAMA)、乙烯基吡咯烷酮(VP)与异冰片基丙烯酸酯(iBOA)共聚物。原料来自Scientific Polymer Products、Arkema、Sigma Aldrich、Idemitsu Kosan和Wako Chemicals等供应商。
3:实验设备与材料清单:
设备包括凝胶渗透色谱仪(GPC,Agilent 1100系列)、差示扫描量热仪(DSC,TA仪器Q2000)、压缩模压机(Carver自动液压热压机CMG302H-12)、涂膜器(Elcometer 4340)、双折射测量系统(Hinds仪器Exicor 150 AT)、力传感器(OMEGA DFG41-RS)和热重分析仪(TGA,TA仪器Q5000IR)。材料包括指定单体、引发剂、溶剂和聚合物。
4:0)、压缩模压机(Carver自动液压热压机CMG302H-12)、涂膜器(Elcometer 4340)、双折射测量系统(Hinds仪器Exicor 150 AT)、力传感器(OMEGA DFG41-RS)和热重分析仪(TGA,TA仪器Q5000IR)。材料包括指定单体、引发剂、溶剂和聚合物。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:共聚物在甲苯中以V-601为引发剂通过自由基聚合合成,经沉淀纯化后用GPC测定分子量和多分散性。薄膜通过压缩模压或溶液浇铸制备,裁切成试样后固定于拉伸台,在施力条件下测量双折射。玻璃化转变温度用DSC测定,吸水率通过TGA评估。
5:数据分析方法:
光弹性系数(Cp)由应力-双折射曲线斜率计算得出。分子量数据采用聚苯乙烯标准品校准的GPC分析,组分与性能关系采用统计拟合。
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Gel Permeation Chromatography System
Agilent 1100 series
Agilent
Used for measuring molecular weight and polydispersity of copolymers.
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Differential Scanning Calorimeter
Q2000
TA Instruments
Used for measuring glass transition temperatures of polymers.
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Compression Molding Press
CMG302H-12
Carver
Used for fabricating polymer films by compression molding.
-
Film Applicator
Elcometer 4340
Elcometer
Used for casting polymer films from solutions.
-
Birefringence Measurement System
Exicor 150 AT
Hinds Instruments
Used for measuring optical retardation and birefringence under stress.
-
Force Transducer
DFG41-RS
OMEGA
Used for measuring applied force during birefringence measurements.
-
Thermogravimetric Analyzer
Q5000IR
TA Instruments
Used for measuring water absorption by weight loss.
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