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相容聚合物共混物相行为研究

郑一泉  
【摘要】: 聚甲基乙烯基醚(PVME)与无规苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)共混体系(PVME/SAN)存在相容窗口,在其相容窗口内可以比较容易的通过改变共聚物中的共聚比得到相容性不同的聚合物共混物。以前的相容性研究常常局限于如何使聚合物共混物体系相容,但是相容聚合物共混体系的微观结构的研究就未见报道。本文以相容窗口下的PVME/SAN共混体系为研究对象,用原子力显微镜(AFM)研究其共混物浇铸膜的微观结构,同时利用小角激光散射(SALS)来研究其相行为规律。 本论文的主要研究工作和结论如下: 1、采用自由基共聚合的方法,运用经验参数较为精确的合成一系列分子量分布较窄(1.35~1.49间)、产物的数均分子量均在预测值5万附近的无规苯乙烯丙烯腈共聚物。 2、两种聚合物—溶剂相互作用参数间的差别决定着聚合物—聚合物的相行为。共溶剂对两种聚合物(PVME/SAN)的热力学相互参数的差值(ΔX)由1.14(二氯乙烷),0.54(四氢呋喃)降到0.08(甲苯)时,浇铸膜由不相容变为相容。ΔX值较大时(1.14,0.54),浇铸膜的相容性由ΔX决定;ΔX值较小时(0.08),浇铸膜的相容性由聚合物—聚合物相互作用参数的大小及其符号决定。 3、溶剂剂浇铸膜的厚度大约为50-100nm,它远远大于PVME,SAN分子链的均方回转半径5.17nm,8.62nm。在此厚度下膜厚对相结构的影响可以忽略。 4、首次用AFM发现含无规共聚物的相容的PVME/SAN共混物中存在一些分散的颗粒,它来源于聚合物分子间的链缠结程度,这种缠结程度的高低与无规共聚物SAN中的AN含量密切相关。当AN含量低时(1,2%),浇铸膜均匀,分散颗粒的大小约为30~80nm, 链缠结程度较高;当AN含量高时(7%,8%,10%),浇铸膜微观 结构粗化,分散颗粒的大小分别为100一19onm、120一Zoonm和 120一260nm,链缠结程度下降。 5、PvME/SAN体系具有LCST类型的特征,随着AN的含量由1%上升到 7%,浊点曲线呈现温度上升的趋势。 6、本文发现共混体系PvME/SAN的相分离过程存在诱导期, Cahn一Hilliard线性理论已经失效。以相分离开始的时刻开始记 时,PVME/SAN体系的相分离过程符合Cahn一Hilliard理论,依此 来处理相分离过程得到PVME/SAN(70/30)临界共溶温度(Ts)较 为靠近,随AN含量的增加,T:由100.2℃(PVME/SAN99)上升到 104.6oC(PVME/SAN92)。


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