乙烯基单体与N-取代苯基马来酰亚胺共聚物乳液的合成、表征及性能研究

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用改性乙酸酐法合成 N-对甲苯基马来酰亚胺(NMPMI)、N-对氯苯基马来酰亚胺(NClPMI)和N-对甲氧苯基马来酰亚胺(NMOPMI)三种单体,产率达到85%。在三种N-取代苯基马来酰亚胺溶于苯乙烯以及甲基丙烯酸甲酯的最大溶解度范围内,改变每种N-取代苯基马来酰亚胺单体的含量,通过种子滴加法乳液聚合制备得到高稳定性、高固含量(40%)、低粘度的共聚物乳液。在此基础上对这三种N-取代苯基马来酰亚胺(RMI)分别与苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)的二元共聚物乳液进行了系统的研究。通过<1>H-NMR、表面张力仪、动态激光粒度仪、旋转粘度计和原子力显微镜等手段对共聚物乳液的结构、表面张力、乳胶平均粒径以及分布、表观粘度和乳胶成膜性能等进行了系统表征。通过示差扫描热分析法和热重分析两种方法对共聚物的热性能进行表征。 考察了单体配比对乳液转化率、乳液凝胶率、乳胶粒径、乳液流变性、乳胶膜及共聚物热性能的影响。并在此基础上,详细的研究了 N-取代苯基马来酰亚胺苯环对位上取代基团对共聚物乳液的性能以及共聚物的热性能的影响。 研究结果表明,种子滴加乳液共聚合,乳液转化率较高均达到85%以上。在St/RMI共聚体系中,在单体常温溶解度下,随着RMI含量的增加,St与RMI聚合过程中电荷转移络合物(CTC)浓度增加,增加聚合活性,使乳液转化率呈上升趋势。共聚物乳液的表面张力受RMI含量的变化的影响不明显。St/NMPMI和St/NClPMI体系中,乳胶粒径随着RMI含量的增大而减小;St/NMPMI共聚物乳液为宾汉流体,St/NClPMI共聚物乳液为膨胀性流体,乳液的粘度随着RMI含量的增大呈增大的变化规律;共聚物乳液成膜无色透明,膜表面粗糙度随着NClPMI含量的增大呈减小的变化规律。St/NMOPMI体系中,乳胶粒径随着NMOPMI含量的增大而增大;共聚物乳液为膨胀性流体,乳液粘度和膜的表面粗糙度也会随着NMOPMI含量的增大而降低。MMA/NClPMI体系中,共聚物乳液的转化率随着NClPMI含量的增大而增大,共聚物乳液凝胶率则降低;乳胶粒径随着NClPMI含量的增大而减小;共聚物乳液为膨胀性流体,乳液粘度随着NClPMI含量的增大而降低;共聚物乳液成膜无色透明,膜表面粗糙度随着NClPMI含量的增大呈减小的变化趋势。 其次,共聚物的初始分解温度和玻璃化转变温度随着RMI含量的增大而相应的提高。St/RMI共聚体系中,共聚物的分解减少为两个甚至一个阶段,第一阶段的质量损失率随着RMI含量的增大而降低。MMA/NClPMI体系中,随着NClPMI的添加,共聚物的分解减少为两个阶段,而且第二阶段的质量损失率随着NClPMI含量的增加而减小。第三,N-取代苯基马来酰亚胺苯环上取代基团对乳液性能以及共聚物热性能的有很大的影响。在St/RMI三体系中,随着取代基团极性增强,共聚物乳液聚合转化率提高的越多,乳胶粒的平均粒径增大,共聚物乳液的表观粘度也降低。共聚物的热分解温度随着取代基团极性的增加而提高。共聚物的Tg受取代基极性的影响不明显。
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