嵌段共聚物对不相容聚合物共混体系的增容研究

摘要

高分子共混改性已经成为获取新型材料更加便捷经济的方式，然而共混组分间的不相容严重制约着共混材料的性能和应用。使用有效的增容剂来增加体系组分间的相容性对于新材料的制备和应用具有显著的经济价值。嵌段共聚物由于特殊的分子结构常被用于增容不相容的共混聚合物，但是嵌段共聚物在临界胶束浓度之上时，容易在共混物中形成胶束，从而降低了嵌段共聚物的利用率。因此，研究嵌段共聚物的增容机理对提高嵌段共聚物的增容应用具有重要的理论和实际价值。
　　本文采用PS-b-PMMA（SM）为增容剂，通过熔融共混制备了SM/PMMA/PCHMA和SM/PS/PMMA的共混物。系统研究了加工条件、SM的分子结构和含量对共混物形态的影响，探究了 SM相容剂形成的胶束结构以及其在共混物界面间的迁移行为。采用透射电子显微镜和旋转流变仪对共混物的微观形态和流变行为进行了表征。主要结论如下：
　　1.研究了剪切强度、共混时间和加料顺序对 SM/PMMA/PCHMA共混物中PMMA粒子的粒径和粒径分布的影响。研究发现，当剪切速率为100rpm时， PMMA粒子的尺寸和分布最小。SM嵌段共聚物延长了共混物的形态达到平衡的时间。嵌段共聚物的增容效率与其在共混物中的溶解度有关，将 SM优先加入到溶解度高的 PCHMA相中，增容剂的利用率最高。
　　2.比较了 SM在 PCHMA和 PMMA中形成的胶束结构，考察了不同分子量的 SM在 PCHMA/PMMA界面上的迁移行为。采用旋转流变仪表征了不同分子量的 SM在 PCHMA/PMMA界面上的粘结程度。结果表明， SM在 PCHMA和PMMA中都形成“核-壳”结构的胶束。SM在 PCHMA中形成以 PMMA为核的胶束，在 PMMA相中形成以 PS为核的胶束。SM只有在 PCHMA/PMMA界面上形成“湿刷”时，在 PCHMA中形成的胶束才能迁移到 PMMA中。SM分子量在50kg/mol时，可以获得最小的 PMMA粒子尺寸和分布。
　　3.采用分子构造不同的 SM增容 PMMA/PCHMA和 PS/PMMA共混物，研究了 SM的含量和分子结构对共混物形态的影响。结果表明，随着 SM含量的增加，共混体系中 PMMA分散相尺寸不断减小。共聚物中 SM链段越短，达到共混体系界面的时间越短，但不能有效稳定共混物在热退火过程中的相形态。增容剂 SM的链段长于共混各组分的链长时， SM不仅能够有效的降低分散相粒子的尺寸，而且能有效稳定共混体系的结构。SM中较长的链段位于稀相时，会抑制分散相粒子稀相纤维的破裂，从而提高分散相的连续度。

目录

声明

引言

1 文献综述

1.1 聚合物共混改性

1.2 共混组分的相容性

1.3 共混体系的相形态

1.4 不相容共混体系的增容研究

1.5 本论文的思路与目的

2 实验部分

2.1 实验仪器设备

2.2 实验试剂与原料

2.3 共混物的制备

2.4 共混物相形态的观察

2.5 分散相粒子的粒径表征

2.6 流变测试

2.7 连续度的测定

3 加工条件对PMMA/PCHMA相形态的影响

3.1 引言

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

4 相容剂的胶束形貌及其界面迁移行为

4.1 引言

4.2 结果与讨论

4.3 本章小节

5 相容剂的分子构造对共混物相结构的影响

5.1 引言

5.2 结果与讨论

5.3 本章小节

6 结论及创新点

6.1 全文总结

6.2 主要创新点及不足

参考文献

在学研究成果

致谢