含噁嗪环马来酰亚胺与苯乙烯的共聚及其固化动力学研究

摘要

聚苯乙烯是一种通用的线性高分子，由于其优良的物理化学性质及良好的加工性能，在生产生活中已经得到了广泛的应用。但聚苯乙烯的热性能不足，限制了其在特殊条件下的应用。如何提高聚苯乙烯的性能，拓展其应用领域，引起了人们的广泛关注。
　　本论文设计出一种新型的含有噁嗪环的马来酰亚胺单体，并且将此单体与苯乙烯进行自由基共聚，从而达到提高聚苯乙烯耐热性能的目的。工作主要包括三部分内容：
　　一、以自制的HPM为酚源，对甲苯胺为胺源，采用溶液法合成了含有噁嗪环的马来酰亚胺单体(HPM-Bz-Me)。以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，进行了HPM-Bz-Me与苯乙烯(St)两种单体的自由基共聚。通过核磁以及红外光谱对此马来酰亚胺单体(HPM-Bz-Me)以及其共聚物poly(HPM-Bz-Me-co-St)，进行了结构表征。通过TGA测试表明，以DMSO为溶剂时，所合成的共聚物的热性能最好，10％的热失重温度为442℃、800℃时的残炭率为44.5％。
　　二、研究了poly(HPM-Bz-Me-co-St)中交替结构形成的机理以及溶剂对交替结构形成的影响。当反应溶剂极性越强，形成的共聚物中交替结构就会越多。当共聚物poly(HPM-Bz-Me-co-St)中交替组分增加时，共聚物中酰亚胺环和噁嗪环结构也就越多，最终必会导致热性能的提高。
　　三、采用DSC方法研究了共聚物的固化动力学。分别采用Kissinger、Ozawa和Flynn-Wall-Ozawa方法来研究了共聚物poly(HPM-Bz-Me-co-St)固化反应过程中的活化能，其中，通过Kissinger和Ozawa方法算出的活化能分别为134.1 kJ/mol和135.9 kJ/mol，利用Flynn-Wall-Ozawa方法研究了固化过程中活化能随着固化度变化的趋势。Friedman方法分析结果表明，固化反应为自催化反应机理，计算得到的反应级数m和n分别为0.49和1.44，还对其固化过程进行了模拟计算，理论模拟曲线和试验曲线有很好的一致性。另外，对共聚物poly(HPM-Bz-Me-co-St)的固化工艺进行了研究。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪 论

1.1 聚苯乙烯概述

1.1.1 聚苯乙烯的简介

1.1.2 聚苯乙烯的性能

1.2 聚苯乙烯的改性及应用领域

1.2.1 聚苯乙烯的改性

1.2.2 聚苯乙烯的应用领域

1.3 马来酰亚胺型耐热改性剂

1.3.1 应用研究

1.3.2 含噁嗪环马来酰亚胺的研究

1.4 论文设计的思路及研究内容

第2章 实验部分

2.1 引言

2.2 实验药品及仪器

2.2.1 主要实验试剂

2.2.2 原料的精制

2.2.3 主要实验仪器

2.3 实验部分

2.3.1 原料N-对羟基苯基马来酰亚胺(HPM)的合成

2.3.2 苯并噁嗪单体(HPM-Bz-Me)的合成

2.3.3 HPM-Bz-Me与苯乙烯(St)的聚合

2.4 表征及测试

第3章 结果与讨论

3.1 HPM的结构表征

3.1.1 HPM的1H-NMR表征

3.1.2 HPM的FTIR表征

3.2 HPM-Bz-Me的结构与表征

3.2.1 HPM-Bz-Me合成及提纯条件的选择

3.2.2 HPM-Bz-Me的FTIR表征

3.2.3 HPM-Bz-Me的核磁表征

3.2.4 HPM-Bz-Me的ESI质谱分析

3.2.5 单体HPM-Bz-Me的热性能分析

3.3 poly(HPM-Bz-Me-co-St)的表征

3.3.1 poly(HPM-Bz-Me-co-St)的FTIR表征

3.3.2 poly(HPM-Bz-Me-co-St)的核磁表征

3.3.3 poly(HPM-Bz-Me-co-St)的热性能分析

3.3.4 交替结构形成机理

3.4 共聚物的固化动力学研究

3.4.1 共聚物的固化活化能的计算

3.4.2 固化反应机理的确定

3.4.3 固化动力学方程的模拟

3.4.4 固化工艺的探讨

结论

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢