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探索了一种适合反应挤出制备双键功能化聚己内酯的新途径。烷氧基钛化合物是ε-己内酯(CL)开环聚合的引发剂,本文选择用含不饱和双键官能团的醇来改性传统的引发剂四丙氧基钛来获得官能化的烷氧基钛化合物,用它来引发聚合己内酯,得到的聚己内酯理论上全都带有双键官能团。含双键官能团的醇的选择必须满足改性反应可控,不可有强烈副反应的要求。当选用甲基丙烯酸羟乙酯时,实验结果分析证明有比较强的酯交换反应,导致改性产物为混合物;当改用同样是液态的不含酯键的2-烯丙氧基乙醇时,几乎没有副反应,得到纯净改性产物,其为一个钛原子链接四个含双键烷氧基的结构。反应产物和副产物用GC-MS,NMR,TGA等进行了验证表征。
改性所得到的四臂双键官能化的烷氧基钛引发聚合得到官能化的聚己内酯亦具有星型四臂结构,中心为Ti;该星型四臂结构在THF等溶剂中以稀溶液存在时,受到微量水份的影响,易水解成四个单臂链段。用GPC、1H-NMR、DSC等表征了聚合物分子量、结构、单体转化程度、聚合和结晶放热等。在高温本体聚合中,聚合产物以聚合物为主体,只有极少量的低分子成分;所有的烷氧基钛键参与引发聚合,并且烷氧基占据聚合物的一端;聚己内酯的聚合度与反应物料配比CL/引发剂的比值(或理论计算的聚合度DPnset)相关。然而对于CL/引发剂比值特别小的配方体系,发现了不是所有的烷氧基钛键都参与引发聚合的现象。在用GPC测定聚合物的分子量时,用NMR和PCL标准样品证实了用PS参比计算得到的Mn是实际聚合物单臂分子量的2倍左右。
当用双键官能化的烷氧基钛化合物引发己内酯的聚合反应与单官能团的丙烯酸酯的自由基聚合同时进行时,聚合产物可以产生交联凝胶,证明了位于星型四臂PCL链端的双键参与了丙烯酸酯的共聚。用DSC、DMA等跟踪了反应的过程。
双键官能化的聚己内酯适合在双螺杆挤出机中制备。双键在反应后基本不改变,聚合物的分子量同样受物料配比控制。本体聚合反应物料的成功挤出,依赖于聚合反应的进行所不断提高的粘度,因此反应停留时间较长,挤出物的聚合转化率较高。
首次探索了将己内酯的聚合及与丙烯酸酯的共聚合反应在与它们的聚合物不相容的热塑性载体PMMA中进行反应性挤出。利用原位生成的聚己内酯的分子量可由物料配比来控制的反应特性,比较不同理论链长配比时的反应挤出共混物的差异与特性。由于反应停留时间由占主体地位的高粘度载体所决定,停留时间较短;CL单体与载体PMMA在高温下相容,造成聚合反应物浓度的稀释,CL单体转化率受到较大影响。当双键官能化钛化合物引发剂含量高(即理论链长短)时,单体转化率较高。在这种动态混合下的聚合反应中,不是所有的位于原位聚合得到的PCL末端的双键都参与丙烯酸酯的共聚。体系中的PBA、PCL和共聚物还有残余的CL单体对载体起增塑剂作用,降低了Tg和熔体粘度。聚合反应产物基本上以分散相存在于热塑性基体中。挤出产物用1H-NMR、DMA、DSC、SEM等进行了表征。