5-68  掺杂丙烯酸酯合成及泡沫原位成型技术

张  林

辐射输运研究是惯性约束聚变实验研究的重要内容。在这类实验中需要研究辐射输运沿柱腔内填充的聚合物泡沫材料的传输问题。多元丙烯酸酯聚合物泡沫适用于ICF柱腔靶填充泡沫，并且可以直接在柱腔或各种形状的靶中成型，无须后续的精密加工过程，消除了泡沫柱与柱腔之间的装配误差。

丙烯酸酯单体的掺杂改性合成通过不同丙烯酸与多卤代酚的酯化反应实现，针对合成的掺杂丙烯酸酯单体，采用HNMR和MS谱图对其进行了表征，结果表明反应产物符合实验要求。实验中合成3种不同的掺杂丙烯酸酯单体，分别为五氯苯酚丙烯酸酯（AE₁）、五氯苯酚2-甲基丙烯酸酯(AE₂）、五氯苯酚丁烯酸酯（AE₃）。

以掺杂丙烯酸酯为可聚合单体，多元丙烯酸酯单体－季戊四醇四丙烯酸酯（PETA）为交联剂，偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，1，4-二氧六环为溶剂，采用热引发方式。通过溶液自由基聚合反应可以制备出掺杂丙烯酸酯凝胶，再通过溶剂（甲醇）交换和CO₂超临界萃取可以得到掺杂丙烯酸酯聚合物泡沫。制备的掺杂丙烯酸酯聚合物泡沫，元素分析用燃烧法测掺杂氯元素质量百分含量为15%、密度50 mg/cm³。利用超声波黏度计（成都仪器厂NCGS-4型）、在线检测设备（成都仪器厂RM6240B/C生物信号采集处理系统）进行溶液黏度的在线检测，通过黏度反映掺杂丙烯酸酯聚合物凝胶速率，结果表明：反应速度比较情况是AE₃>AE₁>AE₂。AE₃反应速度快，表示AE₃与AE₃单体之间的反应活性较好，虽然反应了，引起了黏度的变化，但是没有生成凝胶网络结构，只是产生了小分子的聚集体，在溶剂交换步骤中被除去了，所以在泡沫的元素分析中，AE₃掺杂量最少。

研究了用平面波照射粒子场，CCD作为记录介质直接记录粒子场数字同轴全息图，经过图象采集卡传输到计算机，再以平面波数字再现的实验系统和再现算法。分别研究了Fresnel变换算法，卷积算法，小波分析算法。研究结果表明：卷积算法适合于同轴全息图再现，对于振幅型物体，如粒子场，用小波分析算法再现物场全息图，通过改变伸缩因子，即可获得在不同衍射面上光场分布。

发散的球面波通过粒子场，被粒子衍射的光作为物光波，在记录平面上形成一几何放大的衍射图，经过粒子场而没有被粒子衍射的光作为参考光，这两部分光在记录平面上干涉，形成粒子场的同轴全息图。粒子场的Fresenl全息图直接记录在CCD上，存储于计算机，再以平面波数字再现，利用卷积法数字再现得到粒子场放大的再现像，对其物理过程用傅立叶光学理论进行了解释。同时利用这种球面波记录平面波再现的数字全息过程，对雾滴粒子（以空气清新剂作为实验样品）进行了实验研究，结果验证了理论分析的可行性。