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本文采用原子转移自由基聚合(ATRP)合成了一系列结构可控、分子量分布窄的含氟嵌段共聚物聚(苯乙烯-无规-丙烯腈)-嵌段-聚甲基丙烯酸全氟辛基乙酯(PSAN-b-PFOMA)。并以此共聚物为稳定剂,在超临界二氧化碳(SeCO2)介质中分别采用分散聚合和原位分散聚合制备了聚(苯乙烯-无规-丙烯腈)(PSAN)和聚(苯乙烯-无规-丙烯腈)/蒙脱土(PSAN/OMMT)纳米复合材料。
1.含氟嵌段共聚物(稳定剂)的合成及表征采用原子转移自由基聚合对含氟嵌段共聚物的结构进行了设计,并用凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对其进行了表征。结果表明这些含氟嵌段共聚物的结构符合本文预期的分子设计。
2.反应条件对分散聚合合成PSAN的影响主要考查稳定剂浓度、引发剂浓度、反应起始压力、反应温度和反应时间对在超临界二氧化碳中分散聚合合成PSAN的影响,并用扫描电子显微镜(SEM)和乌氏粘度法对产物的外观状态和粘均分子量进行了表征。结果表明,与沉淀聚合相比,分散聚合的产率和分子量都得到大幅度提高;良好的分散聚合需要一定的稳定剂浓度和起始压力。此外,可以通过调节反应条件在一定程度上控制产物的粘均分子量。
3.PSAN/OMMT纳米复合材料的制备及其性能的研究在稳定剂存在的情况下,通过原位分散聚合在超临界二氧化碳中制备PSAN/OMMT纳米复合材料,并用小角X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和热失重分析(TGA)对产物的结构和热性能进行了表征。结果表明,与PSAN相比,PSAN/OMMT纳米复合材料的耐热性和热稳定性有所提高;通过调节蒙脱土的含量,可以制备不同结构的PSAN/OMMT纳米复合材料;在实验范围内,纳米复合材料的热稳定性在蒙脱土含量为5%时最佳。此外,稳定剂达到一定浓度后对产物的耐热性和热稳定性无明显的影响。