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1、申报论文（中级）题目 一种新型电视机外壳材 料的合成及研究北京京东方多媒体科技单 位：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（苯乙烯一丁二烯一丙稀腈 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

2、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

3、/KH550体系中，摩尔 比为1 :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 . n绪论 .1一、口(标题 1+居中) 2、 口(标题2).22、口口 .2(1) . . . . .2(2) . . .2 =、 .3三、口 3、 4结 论 .4参考文献 . .5 附 录 . .6绪论（ 样式：正文；字体：宋体；字号：小四或四号字；段落：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（苯乙烯一丁二烯一丙稀腈 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

4、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

5、、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約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

6、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。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 （丫 -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

7、。 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HCI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

8、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80°C，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。(3)OCNCH2 -NCO _ hMDIOCNCH3CH2O CH 2CH2CH2CH O XPCLH O OON-C_O C CH2CH2CH2CH2CH2 o_C_HCH3CH2O _Si _CH

9、2CH2CH2 HO H 一N -C-NCH3CH2OOH中间产物 (OCN<OCH 2CH3NH2 CH2CH2CHTSi OCH2CH3OCH2CH3KH550N-LH-ch2ch2ch2-Si-SMPU预聚体HCl/H 2O水解OCH 2CH3Si OCHqCHsOCH 2CH3OH _Si_CH2CH2CH2 N 0 N5-N_O_H-CH2CH2CHOHOHSi'OHOH水解交联缩合FG3O4交联分散体系十”b qbFe3°4岁 g "ST图1、Si-SMPU的制备过程试验制备的PCL/MDI/KN550体系Si-SMPU的配比如表1-1所示表1-1

10、 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1%1%PCL/MDI/KH5501%1%1%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/KN550摩尔比例为1 :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 :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

11、加MDI/KH550的比例为与:时，样品加热到50 °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:的样品具有较好 的形状记忆性能。试验初始长度为cm （图2a）,试验过程中首先将材料在50 °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 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 %。03 cm b10 cm c0,5 cm图2、PCL/MDI/KH550摩尔比为1 :的Si-SMPU拉伸形状