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苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺—丙烯腈/蒙脱土纳米复合材料的制备、结构及性能

刘国栋  
【摘要】:近年来,随着高分子材料应用的迅速发展,对高分子材料的耐热性提出了越来越高的要求,在分子链上引入刚性的N-取代马来酰亚胺或与粘土进行插层复合都是提高聚合物耐热性的有效途径。 本文首先采用膨胀计法研究了蒙脱土对苯乙烯本体聚合反应的影响规律,结果发现苯乙烯(St)的本体聚合速率随蒙脱土含量增加而显著增加,引发剂浓度越低其影响越显著,蒙脱土参与了自由基聚合的链引发过程,此链引发反应对蒙脱土Cloisite6A的反应级数约为1.0,对引发剂BPO约为0.5。苯乙烯本体聚合动力学的改变影响到PS/蒙脱土纳米复合材料的结构,BPO浓度越低,复合材料中粘土的层间距越大,粘土的层离程度越高,材料的耐热分解温度越高。 考察了蒙脱土对St与N-苯基马来酰亚胺(PMI)的共聚反应的影响,发现加入蒙脱土后,St与PMI的本体及溶液共聚速率均有较大程度提高,交替聚合倾向有所增加;但St与PMI的乳液共聚速率略有下降,交替聚合倾向没有明显变化。XRD测试结果表明,乳液插层聚合更有利于制备层离程度较高的St-PMI/蒙脱土纳米复合材料。 采用乳液插层聚合的方法制备了PS/蒙脱土、St-PMF/蒙脱土和St-PMI-丙烯腈(AN)/蒙脱土纳米复合材料,考察了蒙脱土在复合材料中的分散情况、复合材料的耐溶剂抽提性、热性能、流变性能、力学性能以及作为耐热改性剂对PVC的改性效果。 XRD和TEM测试表明所得聚合物/OMMT(有机化蒙脱土)具有剥离型结构,而聚合物/MMT(未经有机化处理的蒙脱土)为部分剥离型结构。与蒙脱土插层复合后,复合材料的玻璃化温度和耐热分解温度都有不同程度的提高,在低剪切速率下的熔体粘度大幅度提高,但非牛顿指数下降。PS与OMMT的界面作用远高于MMT,具有更高的力学性能。引入极性单体PMI后,蒙脱土在聚合物基体中的分散情况得到明显改善,蒙脱土片层与共 苯乙烯一N一苯基马来酞亚胺一丙烯月粼蒙脱土纳米复合材料的制备、结构及性能 聚物的界面作用得到加强,采用MMT与采用OMMT制备的纳米复合材料的性能差变小。 进一步引入AN后蒙脱土在聚合物基体中的分散程度有所降低,共聚物与MMT的界面作用 得到更大加强,共聚物从MT的性能甚至高于共聚物/O MMT纳米复合材料。 与复合材料共混后,PVC的耐热性有所提高,在适当的蒙脱土含量下,共混物的力学 性能尤其是拉伸性能有所提高。


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