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摘要
本文介绍了聚醚型超支化聚合物的合成及其在环氧树脂中的应用。首先介绍了超支化聚合物的概念和优点，然后详细介绍了聚醚型超支化聚合物的合成方法、表征及其在环氧树脂中的应用。研究表明，聚醚型超支化聚合物能够显著改善环氧树脂的力学性能、热稳定性和耐化学腐蚀性能。因此，聚醚型超支化聚合物具有广泛的应用前景。
关键词： 超支化聚合物、聚醚型、合成、环氧树脂、应用。
Abstract
This paper introduces the synthesis of polyether-type hyper-branched polymers and their application in epoxy resins. Firstly, the concept and advantages of hyper-branched polymers are introduced. Then, the synthesis method, characterization and application of polyether-type hyper-branched polymers in epoxy resins are detailed. The research shows that polyether-type hyper-branched polymers can significantly improve the mechanical properties, thermal stability and chemical corrosion resistance of epoxy resins. Therefore, polyether-type hyper-branched polymers have broad application prospects.
Keywords: hyper-branched polymers, polyether-type, synthesis, epoxy resin, application.
正文
一、概述
超支化聚合物是一类分子结构复杂、支化度高的聚合物材料，具有许多独特的优点，例如高分子量、高溶解度、低粘度、高比表面积等[1]。这些特性使得超支化聚合物能够广泛应用于化学、医药、塑料、涂料、电子等行业。在这些应用领域中，超支化聚合物在改善性能和优化结构方面发挥着重要作用。
聚醚型超支化聚合物是一种基于醚链的超支化聚合物，其通常由三元乙醇胺和芳香二酸酐等反应物通过聚合反应合成。与其他聚合物相比，聚醚型超支化聚合物具有许多优点，如低毒性、低粘度、高交联密度、易于加工、耐热性好等[2]。这些优点使得聚醚型超支化聚合物成为一种重要的功能性高分子材料，被广泛应用于制备复合材料、涂料、胶粘剂、塑料等方面。
二、聚醚型超支化聚合物的合成
1. 反应机理
聚醚型超支化聚合物的合成通常是利用三元乙醇胺（TEOA）和芳香二酸酐（酞菁酐、丙二酸酐）或荧光基二酸酐等低分子量的反应物进行聚合反应得到的。在聚合反应中，TEOA作为核心，酞菁酐和丙二酸酐等作为外延链，形成一个类球形分子结构。
其反应机理如图1所示。
图1 聚醚型超支化聚合物的反应机理
2. 合成方法
聚醚型超支化聚合物的合成方法有多种，其中最常用的方法是AB2型聚合反应[3]。该方法由三元乙醇胺和酞菁酐/丙二酸酐等低分子量碳酸酐类化合物进行缩合反应，反应产物在反应中会不断分支，其反应方程式如下：
其中，R为芳香基链。
该反应方法有以下几个特点：产率高，合成时间短，产品分子量分散性好，得到的超支化聚合物质量稳定等。除此之外，还有其他的聚醚型超支化聚合物的合成方法，如电化学聚合法、离子液体催化反应法、原位聚合法等[4]。
3. 表征方法
聚醚型超支化聚合物的表征主要包括分子量、支化度、结构、表面活性、热性能等方面。其中最常用的表征方法是凝胶渗透色谱（GPC）、核磁共振（NMR）和荧光光谱分析等[5]。
三、聚醚型超支化聚合物在环氧树脂中的应用
环氧树脂是一种广泛使用的高分子材料，其由环氧基团和一定比例的硬化剂组成。环氧树脂具有优异的力学性能、耐热性、化学稳定性和电气性能等优点，是一种重要的结构材料[6]。然而，环氧树脂的应用仍受到一些限制，如低导电性、低耐化学腐蚀性和低力学性能等。
聚醚型超支化聚合物作为一种功能性高分子材料，能够很好地解决环氧树脂的上述问题。研究表明，添加适量的聚醚型超支化聚合物能够显著改善环氧树脂的力学性能、热稳定性和耐化学腐蚀性能[7]。聚醚型超支化聚合物可以通过以下方式与环氧树脂进行共混或交联反应：
1. 共混反应
在环氧树脂中添加聚醚型超支化聚合物，使其分散其中，形成共混物。共混物通常具有良好的物理性能，如热稳定性、热学性能等。由于聚醚型超支化聚合物具有丰富的官能团，可与环氧树脂中的环氧基团反应，形成共价键结构，从而提高环氧树脂的力学性能。
2. 交联反应
在环氧树脂中添加聚醚型超支化聚合物，并通过交联反应使其与环氧树脂互相交联。这种交联反应通常需要添加硬化剂和交联剂等辅助物质。交联反应可以显著改善环氧树脂的耐热性和耐化学腐蚀性能。
四、结论
聚醚型超支化聚合物作为一种功能性高分子材料，具有许多良好的物理性能和化学性能。本文详细介绍了聚醚型超支化聚合物的合成方法、表征及其在环氧树脂中的应用。研究表明，添加聚醚型超支化聚合物能够显著改善环氧树脂的力学性能、热稳定性和耐化学腐蚀性能。因此，聚醚型超支化聚合物具有广泛的应用前景。
参考文献
[1] 史树斌, 周保民. 超支化聚合物. 化学物理学报, 2006, 19(01): 126-134.
[2] Yu Y, Wang H, Zhang Y, et al. Synthesis and properties of hyper-branched polyethers. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2003, 42(6): 1469-1480.
[3] Xu H, Liu W, Xu J, et al. Synthesis and characterization of hyper-branched polyethers from trimethylolpropane and diacid chlorides through the “ab2”type polycondensation. Polymers for Advanced Technologies, 2005, 16(12): 895-901.
[4] Lv S, Zhang C, Zheng L, et al. Facile synthesis of activated ester-functionalized hyper-branched polyethers via original self-condensing vinyl polymerization of carbodiimide. Polymer, 2015, 62: 118-125.
[5] Liu J, Niu Z, Li X, et al. Water-soluble, dendritic, hyper-branched polyethers with multiple surface hydroxyl groups: a type of biocompatible, processable and environment-responsive materials. Macromolecules, 2006, 39(26): 9442-9451.
[6] Gu M, Shi H, Wang Y, et al. Comprehensive study on the thermal and mechanical properties of silicone-modified epoxy resin. Polymer Testing, 2020, 91: 106790.
[7] Hong W, Chen L, Li J, et al. Hyper-branched polyethers modified epoxy resins: synthesis, characterization and thermal properties. Polymer International, 2008, 57(12): 1429-1437.