论文部分内容阅读
本文研究了在超临界二氧化碳体系中制备聚(苯乙烯-无规-丙烯腈)(PSAN)共聚物及PSAN/粘土纳米复合材料。通过原子转移自由基聚合(Atom Transfer Radical Polymerization,ATRP)、无规共聚、调聚反应和ATRP联用的方法,分别制备了含氟、含硅以及含醋酸乙烯酯类的表面活性剂作为超临界二氧化碳体系中聚合反应的稳定剂。并利用原位插层聚合和分散聚合制备了PSAN/含氟蒙脱土的纳米复合材料。 1.利用ATRP方法合成了PSAN-b-PFOMA嵌段共聚物,并以此作为稳定剂,在超临界二氧化碳中分散聚合制备了PSAN,利用核磁共振氢谱(1H-NMR)对稳定剂进行了表征,并采用扫描电子显微镜(SEM)、乌氏粘度计等测试方法对聚合产物的外观形态及粘均分子量进行了表征。实验表明,稳定剂结构中的溶解段链长的增加有利于稳定剂分散效率的提高。对应于溶解段链,锚固段则存在一个合适的链长。5%以上的稳定剂浓度可以使反应过程呈现良好的分散聚合特征,稳定剂浓度大于15%会使胶束微粒发生团聚。分散聚合的进行需要一定的温度和压力条件。 2.将粘土蒙脱土利用含氟表面活性剂改性后,利用含氟稳定剂,在超临界二氧化碳中通过原位插层聚合制备了PSAN/纳米复合材料(PSAN/FMMT)。研究了蒙脱土含量对纳米复合材料制备的影响,并用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和热失重分析(TGA)等对产物进行了检测。实验表明,含氟蒙脱土的加入有利于聚合反应的进行。在超临界二氧化碳中进行的原位聚合反应中,有8%的蒙脱土可被完全剥离。 3.利用热失重分析、视频光学接触角测量仪和同轴旋转粘度计等分别考察了纳米复合材料的热性能、表面性能和电流变性能。实验表明,纳米复合材料的力学性能和热稳定性能得到了显著提高;复合材料的表面极性减小,含氟表面活性剂的添加使得材料具有不润湿固体性质;而复合材料的电流变效应较弱。 4.以无规共聚方法合成了含硅共聚物:苯乙烯-无规-丙烯腈-无规-甲基丙烯酸3-三(三甲基硅氧基)硅基丙酯(PSAN-SiMA),采用1H-NMR、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、GPC等测试方法对含硅聚合物进行了测试表征。并以含硅聚合物作为稳定剂,在超临界二氧化碳中制备了PSAN。研究了稳定剂结构、稳定剂含量、反应温度压力等条件对聚合反应的影响。实验表明,锚固段和溶解段链长比值为1∶3.7时,稳定剂具有良好的分散能力,10%的稳定剂浓度可以满足体系分散聚合的要求。 5.以链转移反应和ATRP联用的方法制备了嵌段共聚物PVAc-b-PSAN,利用FTIR、1HNMR对产物进行了测试表征,测试表明所制备的共聚物结构可控,分子量分布较窄。以PVAc-b-PSAN作为稳定剂在超临界二氧化碳中制备了PSAN,研究了稳定剂结构、稳定剂浓度以及体系压力等反应条件对聚合反应的影响,并通过FTIR、SEM等分析测试了制备产物。实验表明,30MPa压力条件下,稳定剂的溶解段链长不能太长。15%浓度的稳定剂可使体系具有良好的分散能力。