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聚合物反应共混界面反应特性研究

肖彬  
【摘要】: 由于绝大多数聚合物都是不相容的,直接混合很难提高它们的机械性能,因此在聚合物共混过程中需要直接加入相容剂或原位生成相容剂(原位相容)以提高产物的综合性能。目前原位相容是最常用的反应共混的方法。在原位相容的过程中,由于在两相界面反应形成的相容剂的数量和结构直接控制着聚合物的性能,因此聚合物链中的官能团在界面处相互反应的研究对反应共混研究有重要的意义。但目前大多数只是针对材料改性后的具体性能进行研究,对相容剂的形成过程及界面反应研究少见报道。因此,本文将对聚合物反应共混体系相容剂的形成过程及界面反应进行深入的研究。 首先以PP(聚丙烯)/PA6(尼龙6)体系为例研究不相容聚合物体系反应共混中的界面反应。制备了两种前驱体PP-g-MAH(聚丙烯接枝马来酸酐)和PP-g-TMI(聚丙烯接枝3-异丙烯基-α,α′-二甲苯酯),将其与PP/PA6进行反应共混,比较二者的反应相容效果。实验表明:PP-g-MAH和PP-g-TMI都可以与PA6原位反应生成相容剂PP-g-PA6,并且随二者用量的增加,界面处生成的PP-g-PA6增多,PP-g-MAH与PA6之间的界面反应要比同等比例及接枝率的PP-g-TMI好。 由于主链PP在常温下很难溶解,使得对共混界面反应难以定量分析研究。第二部分工作则采用苯乙烯—马来酸酐共聚物(SMA)代替PP作为主链,对SMA/PA6体系的界面反应进行研究。用溶液聚合法合成了不同MAH含量的SMA,将其与PA6在哈克流变仪中进行反应共混。 对共混体系的反应速率、反应物结构研究表明:SMA与PA6界面反应速率很快,3min界面反应完全;SMA/PA6共混比为10/40时,生成了PA6接枝结构不均一的复杂SMA-g-PA6接枝共聚物。 对SMA/PA6反应体系的影响因素研究表明:温度对反应的影响较小;当SMA中MAH含量为7.75%、SMA/PA6共混比为40/10时,体系中反应的SMA百分数由共混比25/25时的31.8%降至6.5%,得到的接枝共聚物SMA-g-PA6中PA6的含量由43.1%降至41.8%,熔融温度则由216℃降至212℃,结晶温度由170℃降至163℃;当SMA/PA6共混比10/40时,随MAH含量的增加,SMA与PA6的界面相容性增强,在MAH含量高于2.89%时,继续增加其含量时,相容性反而与SMA中MAH含量为2.04%时等同,接枝共聚物SMA-g-PA6的熔融温度及结晶温度与MAH含量几乎无关;对于SMA/PA6共混比为25/25时,随MAH含量的增加,体系中反应的SMA百分数增加,产物纯化得到的SMA-g-PA6的百分数增加,SMA-g-PA6中PA6的含量先不变后减少,熔融温度基本不变。 对SMA/PA6反应共混物进行了盐酸萃取研究表明:随SMA中MAH含量的增加,每条SMA链上反应的MAH百分数减少,体系反应的MAH总量增加,反应的胺总量增加;随SMA/PA6共混比中SMA含量的增加,每条SMA链上反应的MAH百分数呈减小趋势。


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