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流变学方法研究无水氯化铝原位催化增容聚丙烯/聚苯乙烯合金体系

李景庆  
【摘要】: 聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)都是重要的通用热塑性塑料品种,原料来源丰富,合成工艺成熟,且性能互补性强,分子结构中都没有典型的其它元素如N、P、S等,有很好的环保潜质,在汽车、电器、包装及日用品工业等诸多领域应用广泛,若能通过界面增容实现PP、PS优势互补,集中两者优良性能于一体,将在各应用领域相对其它聚合物材料品种具有很强竞争力。 本文选用典型路易斯酸无水氯化铝(AlCl_3)作为催化剂,利用烷基化反应机理,对PP/PS合金直接进行原位催化反应增容,以流变学方法(包括静态流变和动态流变学方法)为主,详细探讨无水AlCl_3对PP/PS合金体系中PP和PS两组分的影响,并在此基础上进一步系统研究无水AlCl_3原位催化增容PP/PS合金的相结构演变及增容反应特征,然后对不同原位催化增容条件下获得增容合金材料的流变行为特征作了深入探讨。 结果表明,在熔融共混条件下,无水AlCl_3对PP和PS有一定催化降解作用,并可分别在PP和PS中形成C-O-C结构和PS-AlCl_3复合物结构,进而对其流变性能产生复杂影响。无水AlCl_3对PP/PS合金具有原位催化增容作用,产生的PP-g-PS接枝共聚物可在合金相界面处形成具有一定厚度的界面层,且增容作用和PP/AlCl_3和PS/AlCl_3组分的粘度比变化共同影响增容合金相结构的演变,由此产生相界面的大小及同时形成PP碳正离子浓度大小,共同对增容反应产生影响。据线性加和规则,PP/PS合金及增容合金的粘度或模量可分别归结为组分的贡献、几何相结构的贡献及界面粘结作用的贡献,由此可计算原位增容反应引起体系界面粘结作用的大小,所得结果与界面层厚度的演变规律一致。 在熔融共混条件下,研究无水AlCl_3对PP/PS/AlCl_3原位催化增容合金中PP、PS组分的影响,进而对增容体系相结构演变、增容反应特征、流变学特征展开研究,有助于深入理解其反应增容机理,阐释增容合金体系的结构与性能特征,进而合理优化PP/PS合金原位催化增容技术,推进相关高性能合金材料的研发。


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