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含噁嗪环马来酰亚胺与苯乙烯的共聚及其固化动力学研究

柯丽丽  
【摘要】:聚苯乙烯是一种通用的线性高分子,由于其优良的物理化学性质及良好的加工性能,在生产生活中已经得到了广泛的应用。但聚苯乙烯的热性能不足,限制了其在特殊条件下的应用。如何提高聚苯乙烯的性能,拓展其应用领域,引起了人们的广泛关注。 本论文设计出一种新型的含有噁嗪环的马来酰亚胺单体,并且将此单体与苯乙烯进行自由基共聚,从而达到提高聚苯乙烯耐热性能的目的。工作主要包括三部分内容: 一、以自制的HPM为酚源,对甲苯胺为胺源,采用溶液法合成了含有噁嗪环的马来酰亚胺单体(HPM-Bz-Me)。以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,进行了HPM-Bz-Me与苯乙烯(St)两种单体的自由基共聚。通过核磁以及红外光谱对此马来酰亚胺单体(HPM-Bz-Me)以及其共聚物poly(HPM-Bz-Me-co-St)进行了结构表征。通过TGA测试表明,以DMSO为溶剂时,所合成的共聚物的热性能最好,10%的热失重温度为442℃、800℃时的残炭率为44.5%。 二、研究了poly(HPM-Bz-Me-co-St)中交替结构形成的机理以及溶剂对交替结构形成的影响。当反应溶剂极性越强,形成的共聚物中交替结构就会越多。当共聚物poly(HPM-Bz-Me-co-St)中交替组分增加时,共聚物中酰亚胺环和噁嗪环结构也就越多,最终必会导致热性能的提高。 三、采用DSC方法研究了共聚物的固化动力学。分别采用Kissinger、Ozawa和Flynn–Wall–Ozawa方法来研究了共聚物poly(HPM-Bz-Me-co-St)固化反应过程中的活化能,其中,通过Kissinger和Ozawa方法算出的活化能分别为134.1kJ/mol和135.9kJ/mol,利用Flynn–Wall–Ozawa方法研究了固化过程中活化能随着固化度变化的趋势。Friedman方法分析结果表明,固化反应为自催化反应机理,计算得到的反应级数m和n分别为0.49和1.44,还对其固化过程进行了模拟计算,理论模拟曲线和试验曲线有很好的一致性。另外,对共聚物poly(HPM-Bz-Me-co-St)的固化工艺进行了研究。


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