反应性梳形聚合物的分子设计及其在反应性增容中的应用

摘要

反应性增容由于技术上和经济上的优势，在高分子材料的研究开发方面占有重要地位。研究反应性增容剂的分子结构与增容效率的关系是这一研究领域的重要课题。本文运用“Graft through”法合成了三种环氧基团位置不同的反应性梳形聚合物(主链含环氧基团的梳形聚合物(Comb a)、侧链含环氧基团的梳形聚合物(Comb b)和主侧链均含环氧基团的梳形聚合物(Comb c)。并将其作为反应性增容剂，增容不相容聚偏氟乙烯/聚对苯二甲酸丁二醇酯(PVDF/PBT)共混体系，研究反应性环氧基团位置与增容效率之间的关系。结果表明:环氧基团在侧链的梳形聚合物对不相容PVDF/PBT共混体系的增容效果最好。较传统的反应性增容剂，该增容剂的合成过程简单，反应性增容时的添加量也很低，增容效率高且适用范围广，有望成为一类通用高效增容剂。
　　本文主要围绕三种反应性梳形聚合物的合成、结构表征及其对不相容PVDF/PBT共混体系的增容效果影响三个方面来展开研究，主要研究内容及结论如下:
　　(1)三种反应性梳形聚合物的合成:本文首先以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为单体，通过链转移剂巯基乙醇(MCH)与引发剂4，4'-偶氮（4-氰基戊醇）(ACPO)进行自由基调聚反应合成数均分子量可控的端羟基聚甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯无规共聚物(P(MMA-co-GMA)-OH);再与甲基丙烯酰氯，在三乙胺催化下进行酯化反应，合成高官能化的聚甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯无规共聚物的大分子单体(MMA-co-GMA Macromer),最后采用“Graft through”法，将MMA、 GMA、甲基丙烯酸甲酯大分子单体(MMA Macromer)和MMA-co-GMA Macromer等单体进行自由基共聚，合成了三种环氧基团位置不同的反应性梳形聚合物，即主链含环氧基团的梳形聚合物(Comb a)、侧链含环氧基团的梳形聚合物(Comb b)和主侧链均含环氧基团的梳形聚合物(Comb c)。采用GPC、 FTIR、1H NMR、TGA和DSC等表征方法对合成的三种反应性梳形聚合物的组成和分子结构等进行了表征。结果表明我们成功地制备了三种环氧基团位置不同的梳形聚合物。
　　(2)三种反应性梳形聚合物对PVDF/PBT体系的增容效果研究:将环氧位置不同的三种梳形聚合物作为增容剂，分别对PVDF/PBT体系进行增容研究。研究表明，三种梳形聚合物都具有增容效果，但环氧基团在侧链上的梳形聚合物Comb b对PVDF/PBT体系具有最好的增容效果，增容后材料的力学性能显著改善。在Comb b增容PVDF/PBT(70/30)体系中，我们也研究了共混反应条件对共混物结构的影响，结果表明提高螺杆转速，微区尺寸减小;延长混炼时间，微区尺寸先减小后变大;随着Combb添加量的增加，共混物的微区尺寸可以减小至纳米尺寸。
　　(3)反应性梳形聚合物在其他不相容共混体系的增容效果研究:将环氧位置不同的两种梳形聚合物作为增容剂，分别对聚偏氟乙烯/聚乳酸（PVDF/PLLA）(50/50)和聚乳酸/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(PLLA/ABS)(50/50)两个体系进行增容研究。结果发现，环氧基团在侧链上的梳形聚合物Comb b对PVDF/PLLA(50/50)和ABS/PLLA(50/50)两个共混体系都具有较好的增容效果。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 聚合物共混研究概况

1．2．1 聚合物共混改性方法

1．2．2 反应性增容机理概述

1．3 支化聚合物研究概况

1．3．1 支化聚合物的分类

1．3．2 梳形聚合物的合成方法

1．3．3 分子结构与增容效率的研究进展

1．3．4 反应性增容过程与增容效果的研究进展

1．4 本论文的研究思路、意义和主要研究内容

1．4．1 研究思路及意义

1．4．2 主要研究内容

第2章 调聚反应合成P(MMA-CMA)型端羟基大分子预聚体

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 合成与表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 分子设计与聚合机理

2．3．2 大分子预聚体的合成

2．3．3 反应条件对大分子预聚体分子结构的影响

2．4 本章小结

第3章 高官能化大分子单体的合成及表征

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验仪器

3．2．3 合成与表征

3．3 结构与讨论

3．3．1 分子设计与反应机理

3．3．2 大分子单体的合成

3．4 本章小结

第4章 基于“Graft through”法合成三种反应性梳形聚合物

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验仪器

4．2．3 合成与表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 分子设计和聚合机理

4．3．2 主链含环氧基团的梳形聚合物(Comb a)的合成

4．3．3 侧链含环氧基团的梳形聚合物(Comb b)的合成

4．3．4 主侧链均含环氧基团的反应性梳形聚合物(Comb c)的合成

4．3．5 侧链含环氧基团的梳形聚合物的反应动力学研究

4．3．6 三种反应性梳形聚合物的热行为初步探究

4．4 本章小结

第5章 三种反应性梳形聚合物对PVDF／PBT体系增容效果研究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 主要原料与试剂

5．2．2 主要仪器与设备

5．2．3 聚偏氟乙烯／聚对苯二甲酸丁二醇酯(PVDF／PBT)合金制备

5．2．4 表征与测试

5．3 结果与讨论

5．3．1 三种反应性梳形聚合物对PVDF／PBT共混物增容效果研究

5．3．2 分子结构与增容机理的关系研究

5．3．3 共混反应条件对PVDF／PBT共混物结构的研究

5．4 本章小结

第6章 反应性梳形聚合物对其他共混体系的增容效果研究

6．1 引言

6．2 实验部分

6．2．1 主要原料与试剂

6．2．2 主要仪器与设备

6．2．3 制备工艺

6．2．4 表征与测试

6．3 结果与讨论

6．3．1 反应性梳形聚合物对PVDF／PLLA和ABS／PLLA体系的增容效果研究

6．3．2 分子结构与增容机理的研究

6．4 本章小结

第7章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

硕士期间主要学术成果