$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Bu çalışmada, iki aşamalı TAMAP Reaksiyon tedavi kinetiği gerçek zamanlı FTIR ile araştırılmıştır. Zamanın bir fonksiyonu olarak tiyol ve akrilat grupları dönüştürülmesi üzerine bir FTIR serisi çalışması yakalamak için iki reaksiyon aşamaları uygulanmıştır ve normalize edilen sonuçlar, Şekil 2A'da gösterilmektedir. Birinci aşama tiol akrilat Michael-adisyon reaksiyonu bir çapraz bağlanmış polimer ağı oluşumu ile katalizör ve sonuçları gibi DPA kullanılarak baz katalizi ile başlatılmıştır. Akrilat grupları aynı koşullar altında% 78 dönüşüm% 70 arasında elde ederken, bu ilk Reaksiyonun sonunda, tiol fonksiyonel grupların, ortam koşullarında (~ 22 ° C) altında 5 saat içinde% 100 dönüşüm yakın elde eder. Tiol akrilat Michael ilave reaksiyonu kendi kendini sınırlayan doğada ve f nispi oranlan göre, basit bir şekilde, bir aşamalı büyüme, çapraz bağlanmış ve sabit bir ağ oluşturabilir 'tık'işlevsel grupları mevcut. Daha sonra, ikinci aşama fotopolimerizasyon Reaksiyon UV radyasyona maruz bırakılarak yoluyla başlatılmıştır ve ağ içinde mevcut olan geri kalan reaksiyona girmemiş akrilat grupları% 100 yakın son akrilat işlevsel grup dönüşüm elde etmek için daha da çapraz bağlanmış idi. İki ışık başlatanlar HHMP ve DMPA ve reaksiyon kinetiği polimer ağları içinde çalışıldı ve her ikisi de verimli bir ikinci kademe polimerizasyonu sonunda çapraz akrilat ağları oluşturmak için görüldü. Maruz yoğunluğunun bir fonksiyonu olarak akrilat gruplarının dönüşümü de incelenmiştir ve ilişkili olduğu görülmüştür. Genel olarak, bu tür ışık başlatanların ve maruz kalma süreleri gibi bir dizi değişkenin farklı şekillerde olabilir ancak, etkin bir şekilde daha UV nispeten düşük seviyeleri ile, 10 dakika içinde, ikinci aşamasının sonunda akrilatların yüksek nihai dönüşüm elde etmek için mümkün olduğu görülmüştür yoğunluğu (~ 10-25 mW / 350 mW / cm2 ile karşılaştırıldığında cm2). Şekil 2B 3 farklı zaman noktalarında, 0, 300 ve 320 dakikada iki aşamalı reaksiyon FTIR absorbans spektrumlarını göstermektedir. 0 zamanında da, başlangıç spektrumlan onların reaksiyona girmemiş halde tiyol ve akrilat hem işlevsel grupların varlığı yakalar. 300 dakikalık bir zaman noktasında, ilk aşama tiol Michael ilave reaksiyonu sonunda, tiol ve akrilat pik yükseklikleri bu şekilde tamamlanması için ilerlemiştir tiyol ve akrilat işlevsel gruplar arasındaki reaksiyonu ima önemli ölçüde azaltmak için görülür. Akrilatlar% 78'e kadar tüketilmesi görülürler tiol pik bu noktada,% 100 dönüşümde yakın olduğu ölçülmüştür. Tiol zirve tamamen yok olması görünür ve 2571 cm-1 de tepe noktasıyla üst üste tiol görülmektedir birinci aşama reaksiyonundan tiol-Michael katılma ürününün varlığı gibi, büyük olasılıkla, gözlenmez. UV ışınlarına maruz aracılığıyla başlatılan ikinci aşama fotopolimerizasyon reaksiyon sonunda, 320 dk noktada, akrilat ko atnSürüm ağı içinde akrilik çift bağlar, kalan% 100 dönüşüm ima tamamlanmasına görülmektedir. 32
İki aşamalı TAMAP metodolojisi LCEs yapı-özellik ilişkileri keşfetmek için kolay kontrol sağlar. Gerilme-deformasyon davranışı üzerindeki çapraz bağlama yoğunluğunun etkisi Şekil 3A'da gösterilmiştir. Modülü ve kırılma stresi yetmezliği streyn PETMP içerik (Şekil 3B) azaldıkça artış, artan PETMP içeriği ile artırdığı gösterilmiştir. 50 ve 100 mol% PETMP ile LCE örnekleri stres platosu nedeniyle zincir hizalama stres keskin artışın ardından ilk elastik yükleme gösterdi. Buna karşılık, 15 ve 25 mol% 'si PETMP olan numunelerin, zincir hizalama oluşumu söz ardından daha geleneksel elastomerik yükleme göstermek için ortaya çıktı. Test edilen tüm örnekler zaman stret şeffaflığı temizlemek için beyaz donukluk bir geçiş gösterdiched (Şekil 3E). Tüm örneklerin kırığı sonrası kalıcı gerginlik büyük bir derecede muhafaza ve oda sıcaklığında orijinal şekline geri vermedi unutulmamalıdır; Ancak, tüm örneklerin görsel T i yukarıda ısıtma üzerine orijinal şekline kurtarıldı. Yetmezliği suşu sıcaklığın etkisi, daha sonra 15 mol% 'si PETMP bileşim (Şekil 3C) araştırılmıştır. Camsı halde, LCE örnekleri kayda değer deformasyon ile kırılgan başarısızlık sergiledi. Cam geçiş başlangıcında, başarısızlık zorlanma önemli ölçüde artmıştır ve DMA tarafından tan δ fonksiyonu tedbirin genel şeklini izledi. Yetmezliği suşu 10 ° C'de% 650 suşunun bir maksimuma ulaşmıştır. Dört LCE şebeke sistemleri için Örnek cam geçiş davranışları Şekil 3D'de gösterilmektedir. LCE ağlarının tüm depolama modülü ve tan δ eğrileri hem geleneksel olmayan davranış sergiledi. Bir depolama modüllerill LCE ağları kabaca T i ile ilişkili ayrı bir minimum görüntülenir. Açık kahve renkli δ fonksiyonlar örnek izotropik duruma ısıtılmış (a temsili eğri Şekil 3C'de görülebilir) azalmış yükseltilmiş bir bölge ile birlikte bir başlangıç zirve tarafından temsil edilmiştir. Dört LCE sistemleri test için, her iki T g ve lastik modüllerinin artan çapraz bağlanma yoğunluğu ile artmaktadır. Dört LCE sistemlerinin termo-mekanik özelliklerinin bir özeti Tablo 2'de görülebilir.
LCEs şekil-hafıza etkisi ve geri dönüşümlü çalıştırılmasını (Şekil 4) hem de göstermek için yeteneği sunar. 15 mol% 'si PETMP bir hizalanmamış polydomain numune malzemesi (Şekil 4A), programlanabilir, farklı şekil değiştirme yolları göstermek için kullanılmıştır. Tersinir stres tahrikli harekete geçirme iblisler olduğunuŞekil 4A-M.Ö. yolun tarafından trated. Polydomain örnek sabit bir stres uygulamak için 60.6 mN ağırlığını asarak gerilir. Bu önyargı stres mekanik şeffaf monodomain içine mezojenleri yönlendirir. I T altına soğuduğunda izotropik duruma ısıtılmış ve uzar numune sözleşmeleri. Bu süreç sonsuz kez tekrar edilebilir. I 18 ° C T g üstünde hala 22 ° C, T altına kadar soğutulması ile bias stres numune çıkarıldı şekil-hafıza kaybı sergilendi. Bazı geri çekilme esnekliğinin görülürken, suşunun bir kısmı malzemenin programlanmış kaldı. Bu mezogenler stabil monodomain yönlenmede kaldı ve kelepçe bağlı numunenin serbest ucu olan optik özellikler gözle görülür bir fark olduğunu belirtmek gerekir (yani, kavranan bölümü parlak beyaz kalmıştır). Isıtma inciT, yukarıda e örnek i şekil hafızalı döngüsü Şekil 4A-BDE ettiği yolu izlediği düşünülmektedir gösteren tam şekli iyileşme aktif. ikinci aşama fotopolimerizasyon Reaksiyon sabit bir öngerilim stres ya da gerek kalmadan stressiz husule için kullanılabilir döngüleri arasındaki programlama aşaması. Geçici hizalanmış örnek fotoğraf sertleşen 10 dakika (Şekil 4F) için ~ 10 mW / cm 2 365 nm ışık kullanılarak oldu. Nedeniyle reaksiyona girmemiş akrilat gruplarının (Şekil 4G) aşan arasındaki kovalent çapraz bağların kurulmasına kaldırıldı zaman örnek minimal elastik geri tepme yaşadı. Stressiz kumanda sonra ben Şekil 4G-H ters çevrilebilir yolu kullanan T hakkında sıcaklığını kontrol ederek aktive edildi; Bununla birlikte, numune, numunenin başlangıç şekline geri tam iyileşme karşılaşmaz dikkat edilmelidir.
sırasında, yani, gerilme), uygulanan bir programlama soyunun etkisi Şekil 5A'da gösterilmiştir. Tüm örnekler gösterdi fixity daha yüksek% 90 değer verir. Programlama gerginlik miktarı belirgin bu çalışmada test suşu aralığı için fixity değerlerini etkilememiştir. Tersine, çalıştırma zorlanma programlama gerginlik miktarı ile doğrusal olarak artmıştır. Ortalama olarak, çalıştırma zorlanma programlama gerilme değerinin yaklaşık% 30 karşılık geldi. Sıcaklığın bir fonksiyonu olarak çalıştırılmasını gösteren Örnek eğrileri Şekil 5B'de görülebilir. Şekil 4B'de gösterildiği davranışı -25 ve 120 ° C arasında gözlenmiş iken, Şekil 5A'da harekete streyn değerleri RT arasındaki ölçümlerde uygun 22 ° C, ve 90 ° C'de not edilmelidir. Bu genişletilmiş sıcaklık aralığı nedeniyle birsize ilave çalıştırma zorlanma gerçekleştirilecek:% 80,% 102,% 125 ve% 100,% 200,% 300 programlanmış numuneler için 207% harekete zorlanma ve% 400 zorlanma, sırasıyla.

. Bir İki Aşamalı Tiol-Akrilat reaksiyon yoluyla Şekil 1 şematik Monodomain Programlama (A) bir diakrilat mezojen (1,4-bis- [4- (3-acryloyloxypropyloxy) benzoiloksi] -2-metilbenzen - RM 257), ditiyol Esnek ayırıcı (2,20- (etilendioksi) diethanethiol - EDDET) ve tetra-fonksiyonel tiyol çapraz bağlayıcı madde (pentaeritritol tetrakis (3-merkaptopropionat) - PETMP) ticari olarak temin edilebilir monomerler olarak seçilmiştir. Sigara ekimolar monomer çözeltiler% 15 mol akrilat işlevsel grupların fazlası ile hazırlanmış ve bir Michael ekleme reaksiyonu ile reaksiyona girmesine izin verilmiştir. Dipropil amin (DPA) ve (2-hidroksietoksi) -2-methylpropiophenone (HHMP) ad olduğuçözümleri için ilgili katalizör ve fotoğraf başlatıcı olarak ded. (B) tek tip bir çapraz bağ yoğunluğu ve latent fazla akrilat fonksiyonel gruplar ile Michael ilave (ilk aşama) ile Örnek polydomain yapı oluşur. (C) bir mekanik stresin geçici monodomain halinde mezojenleri yönlendirmek için polydomain örneklere uygulanır. (D) Bir fotopolimerizasyon reaksiyonu (ikinci aşama) örnek monodomain stabilize, aşırı akrilat grupları arasında çapraz bağlantılar kurmak için kullanılır. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 2. Gerçek Zamanlı FTIR ile Michael ilave reaksiyonuna kinetiği Çalışması (A). Örnek, iki aşamalı tDMPA foto başlatıcı kullanılarak zamanın bir fonksiyonu olarak dönüşüm gösteren hiol-akrilat reaksiyon kinetiği. Akrilat gruplarının% 22 reaksiyona girmemiş ise birinci aşamanın sonunda, tiol grupları,% 100 dönüşümde yakınındaki ulaşmıştır. İkinci aşamanın sonunda, reaksiyona girmeyen akrilatlar,% 100 dönüşüm ulaşmıştır. (B), 300 dk ilk aşamanın tamamlanmasıyla, 0 zamanında kür önce tiyol ve akrilat dönüşüm gösteren FTIR spektrumları absorbans ve 320 dakika ikinci aşamanın tamamlanmasından sonra. Bu rakamın büyük halini görmek için tıklayınız .

TAMAP LCE Sistemleri Şekil 3. Thermomechanics. (A)% 15 mol aşırı akrilat ve değişen dört LCE sistemlerinin Temsilcisi gerilme-to-başarısızlık eğrileriPETMP çapraz bağlayıcı miktarı. PETMP çapraz bağlayıcı bir fonksiyonu olarak (B) Başarısızlık streyn. (C) 15 mol% 'si PETMP bir LCE sisteminin arıza suşu sıcaklığın etkisi. Başarısızlık zorlanma DMA ile ölçülen malzemenin tan ∂ fonksiyonu yanında karşılaştırılır. (D) Test edilen dört LCE sistemlerinin temsili cam geçiş davranışları. Denenmemiş numuneye kıyasla% 15 mol PETMP ile gerilmiş LCE numunenin (E) görüntüsü. (B) ve (C) Hata çubukları standart sapmayı temsil etmektedir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 4. Şekil-Switching bir LCE içinde Pathways. Bu şematik birkaç di temsilMevcut fferent yollar LCEs şekil geçişi sağlamak için. 15 mol% 'si PETMP bir özel köpek kemiği örneği (A)' nın bir başlangıç şekline Bu tasvirde kullanılır. Tersinir stres tahrikli harekete geçirme T hakkında sıcaklığını ayarlayarak (BC) arasında gerçekleştirilen i sabit önyargı kuvveti (60.6 mN) altında iken; şekil-hafıza etkisi (abde) programlama ve kurtarma döngüsünü takip ederek elde edilir; ve stressiz tahrik kalıcı monodomain basamağında örnek (F) programlanmış sonra (GH) arasındaki, termal olarak aktive edilebilir. Efsane polydomain, monodomain içinde mezojen yönünü ve izotropik durumlarını gösterir. T i ve T> T i görüntüleri 22 ° C'de alındı ve 90 ° C, sırasıyla. TıklayınızBurada bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için.

Programlanmış-Monodomain LCE Sistemleri Şekil 5. Termomekanik Yanıt: (A) sabitliği Şekil sürekli hizalama monodomain verimliliğini temsil eder ve örnekleri, tüm% 90 üzerinde sabitliği göstermektedir. Harekete büyüklüğü sıcak bir plaka üzerinde 22 ve 90 ° C arasında tutulmaktadır. Hata çubukları, standart sapmayı temsil ederler. (B) 120 ° C, uygulamalı programlama gerginlik artan çalıştırma artış -25 DMA üzerinde ölçülen harekete büyüklüğü. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
| Isim | RM 257 (g) | Toluen (g) | PETMP (g) | EDDET (g) | HHMP (g) | DPA (g) * |
| 15 mol% 'si PETMP | 4,0 | 1.6 | 0,2166 | 0,9157 | 0,0272 | 0,5681 |
| 25 mol% 'si PETMP | 4,0 | 1.6 | 0,3610 | 0,8080 | 0,0272 | 0,5681 |
| 50 mol% 'si PETMP | 4,0 | 1.6 | 0,7219 | 0,5386 | 0,0272 | 0,5681 |
| 100 mol% 'si PETMP | 4,0 | 1.6 | 1,4438 | 0.0000 | 0,0272 | 0,5681 |
| * DPA 1:50 oranında toluen içinde seyreltilir. |
Tablo 1. LCE Sistemleri Kimyasal formülasyonlar. Bu çalışmada kullanılan dört farklı LCE sistemleri. Adlandırma PETMP ve EDDET arasındaki tiol fonksiyonel grupların mol oranı dayanır. Bütün sistemler 15 mol% 'si, akrilat fonksiyonel grupların fazlalığı vardır. Bu, belirtilen FTIR çalışmaları tetikleyiciler olarak, HHMP olarak DMPA test edilmiş ve kinetik karakterizasyonu ile yardımcı olmak için yarı yarıya miktarı DPA katalizör azaltılmalıdır. * DPA 1:50 oranında toluen içinde seyreltilir.
| Isim | Tonset (° C) | Tg (° C) | Ti (° C) | E 'R (MPa) |
| 15 mol% 'si PETMP | -6 ± 2 | 3 ± 1 | 62 ± 3 | 0.18 ± 0.01 |
| 0 ° ± 2 | 7 ± 1 | 76 ± 2 | 0.47 ± 0.05 |
| 50 mol% 'si PETMP | 8 ± 2 | 16 ± 2 | 78 ± 1 | 0.78 ± 0.13 |
| 100 mol% 'si PETMP | 15 ± 1 | 27 ± 1 | 64 ± 3 | 1.90 ± 0.13 |
LCE Systems termomekanik Özellikleri Tablo 2. Özeti. Dinamik Mekanik Analiz (DMA) testi ilk aşama Michael-adisyon reaksiyonu yoluyla oluşturulan başlangıç polydomain LCE ağlarının termomekanik özelliklerini göstermektedir. Ti ve E 'r Her iki sıcaklık eğrisine karşı depolama modülüne en alçak noktasına ölçüldü.