RAFT聚合制备复合嵌段聚合物相相容剂及其增容PS/PBA共混物研究

摘要

聚合物共混物是平衡聚合物材料各种性能、制备高性能聚合物材料的重要途径之一，但由于多数聚合物并不相容，共混后各组分间的界面张力较大，界面粘结较弱，因此需要对共混物进行增容。嵌段聚合物、无规共聚物都是典型的增容剂。传统的嵌段聚合物(A-B嵌段聚合物)增容剂主要采取阴离子聚合方式制备，不仅制备条件苛刻，成本较高，适用单体少、难共聚。近年发展起来可逆加成/断裂链转移(RAFT)聚合是一种活性/可控自由基聚合方法，其适用的单体种类多，聚合条件温和，不仅可以制备得到传统的嵌段聚合物，还易制得嵌段为无规共聚物的特殊嵌段聚合物。 本文通过RAFT聚合合成了一系列聚(苯乙烯-b-(苯乙烯-co-丙烯酸丁酯))复合嵌段聚合物(A-C嵌段聚合物)，用它们作为增容剂对PS/PBA共混体系进行增容，并与采用苯乙烯．丙烯酸丁酯无规共聚物、聚(苯乙烯-b-丙烯酸丁酯)两嵌段共聚物(A-B嵌段聚合物)作为增容剂的体系进行对比，初步考察了增容剂结构及用量对PS/PBA共混物相形态的影响。 在合成高分子量的聚合物过程中，发现由于RAFT浓度很低，相应地引发剂浓度也比传统自由基聚合低得多，因此只有采用较高的聚合温度和低分解速率常数的引发剂，才能制得死聚物分率低、分子量高的聚合物，并进一步得到合成杂质含量少、分子量分布窄的嵌段聚合物。 将PS/PBA以3：1质量比在180℃下熔融共混，改变加入的相相容剂结构及浓度，观察其相形态，发现： 1.复合嵌段聚合物和无规共聚物相比，由于其特殊的结构使其作为相相容剂性能大大提高，分散相尺寸更小、形态的热稳定性更好； 2.复合嵌段聚合物C段中St含量对共混物形态有显著影响，当其含量为0.25时，性能最好，分散相的尺寸最小，其增容效果甚至比传统A-B嵌段聚合物要好。这可能与其可快速的扩散到新生相界面有关； 3.本文研究范围内，分子量越小的复合嵌段聚合物性能越好； 4.随着增容剂浓度的提高，分散相的尺寸开始出现明显减小，随后在较高的相相容剂浓度条件下，分散相尺寸的大小趋于一个稳定值，继续提高其浓度，分散相的尺寸不会继续减小。

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章文献综述

1.1聚合物共混热力学

1.1.1 Flory-Huggins晶格模型理论

1.1.2格子流模型

1.2熔融加工过程中影响共混物相形态的因素

1.2.1加工设备对形态的影响

1.2.2液滴的形变与破裂理论和共混物粘度比的影响

1.2.3组成的影响

1.2.4剪切应力

1.2.5界面改性

1.3增容剂的增容作用

1.3.1增容剂分子量的影响及与界面张力的关系

1.3.2增容剂组成及其与共混组分相互作用的影响

1.3.3增容剂浓度对其界面行为的影响

1.3.4纯嵌段聚合物增容剂

1.3.5无规共聚物增容剂

1.4 RAFT活性自由基聚合

1.4.1活性自由基聚合

1.4.2 RAFT活性自由基聚合

1.5课题的提出及实验思路

第二章实验部分

2.1原料来源及精制

2.1.1原料来源

2.1.2原料精制

2.2 RAFT试剂PEPDTA的制备

2.3聚合物的制备

2.4共混操作

2.4.1熔融共混

2.4.2退火过程

2.5分析表征

2.5.1聚合转化率

2.5.2聚合物的分子量

2.5.3透射电镜

第三章增容剂的合成与表征

3.1无规聚合物的合成

3.1.1进料比的确定

3.2影响无规共聚物质量的因素

3.2.1引发剂浓度的影响

3.2.2聚合温度的影响

3.2.3引发剂种类的影响

3.3 A-C复合嵌段聚合物的合成

第四章增容剂的结构和用量对PSt/PBA共混体系相形态的影响

4.1无相相容剂共混体系

4.2相相容剂种类对共混物形态的影响

4.3 A-C复合嵌段聚合物分子量对共混物形态的影响

4.4 C段共聚组成对共混物形态的影响

4.5 A-C复合嵌段聚合物浓度对共混物形态的影响

第五章结论

参考文献

致谢

附录各共混体系退火前后电镜照片