论文部分内容阅读
聚丙烯腈由于其优良的性能具有广泛的应用,通常采用丙烯腈与少量单体共聚制备聚丙烯腈共聚物以适应对其性能的要求。基于制备良好预氧化热性能聚丙烯腈共聚物的考虑,本文采用水相沉淀聚合方法,以过硫酸铵为引发剂,以链转移系数为0的水为反应溶剂,分别选用马来酸酐(MAH)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)及丙烯酰胺(AM)作为共聚单体,制备P (AN-MAH)和P(AN-AMPS-AM)。研究了聚合条件对P (AN-MAH)和P (AN-AMPS-AM)的特性粘度、转化率及热性能的影响。对于P (AN-MAH)体系,研究发现在聚合温度为60℃、引发剂浓度为0.05wt%、总单体浓度为22wt%时,能够获得聚合转化率为60.94～94.50%、特性粘度处51.1-77.3mL/g范围内的P (AN-MAH)。差示扫描量热分析结果表明,MAH的引入能够促进PAN共聚物环化反应,降低环化反应起始温度、宽化放热峰、提高环化反应程度。当AN和MAH单体质量比为98/2时,环化反应起始温度为239.7℃、放热峰宽为38.5℃、放热量为606.3J/g, P (AN-MAH)的特性粘度为73.3、聚合转化率83.1%。’氮气气氛时的热失重分析结果表明,P (AN-MAH)的热稳定性能较PAN提高,并且随着共聚单体马来酸酐含量的增加,其分解温度逐渐升高。利用旋转流变仪研究P (AN-MAH)/DMSO溶液的稳态和动态流变性能,研究发现：P (AN-MAH)/DMSO溶液为假塑性流体,表现出明显的剪切变稀现象；低剪切速率时表观粘度η随温度升高而减小,较高剪切速率时表观粘度η随温度升高而增大；表观粘度η值随分子量及固含量的增加而增大。P (AN-MAH)/DMSO溶液的复数粘度随角频率及温度的升高而减小、随分子量及固含量的增加而增大；P(AN-MAH)/DMSO溶液的复数模量(储能模量G’和损耗模量G”)随温度升高而减小、随分子量和固含量增加而增大。此外,根据P (AN-MAH)/DMSO溶液的粘流活化能和结构粘度指数发现其对温度敏感程度较大,结构粘度指数Δη随温度升高而减小、随分子量和固含量的增加而增大。对于P (AN-AMPS-AM)体系,研究发现在聚合温度为60℃、引发剂浓度为0.05wt%、总单体浓度为22wt%时,能够获得聚合转化率为74.3%～87.2%、特性粘度处78.8-97.1mL/g范围内的P (AN-AMPS-AM)。差示扫描量热分析结果表明,当AN、AMPS和AM的质量比为98/1/1时,P (AN-AMPS-AM)的预氧化热性能较好,其环化反应起始温度为235.2℃、环化放热量为612.1J/g。通过比较不同气氛中P (AN-AMPS-AM)的热失重曲线可知,空气气氛中的P(AN-AMPS-AM)在低温阶段发生的不熔化反应提高了P (AN-AMPS-AM)的热稳定性,随着共聚单体丙烯酰胺含量的增加,热分解温度随之升高。