长链端基功能化聚苯乙烯的合成及其与功能化聚丙烯的复合

论文摘要

本文运用ATRP的方法合成了相对分子质量可控,相对分子质量分布极窄并带有双端基的聚苯乙烯（PS）。着重探讨了各因素对聚合反应的影响,从中总结出了最佳合成条件,并在该条件下合成了不同相对分子质量的PS。通过绘制聚合反应动力学曲线及GPC分析证明了该反应是严格按照ATRP的特点和机理进行的,同时运用核磁共振验证了端羧基的存在,并推论出另一端基溴端基的存在。为了增加反应活性,本实验通过端基转化反应将PS的端羧基转化为了端氨基,并运用红外光谱验证了端氨基的存在。运用悬浮聚合的方法制备了马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）,对反应的各个影响因素进行了深入探讨,确定了最佳反应条件,并在该条件下制备了接枝率为2.67%的PP-g-MAH.利用PS的端氨基与PP上的酸酐键之间的反应合成了PP-g-PS,并运用红外光谱及DSC对该接枝共聚物的结构进行了表征。采用偏光显微镜,X射线衍射仪（XRD）和DSC对PP及PP-g-PS（PS相对分子质量大小为68992,相对分子质量分布为1.08,PS接枝率为1.07%）的结晶性能进行了比较研究,结果发现,PS长链的引入对PP结晶性能的影响显著,不仅改变了PP结晶的形貌和结晶度,还使PP结晶的晶型由α晶向β晶转变。用动态流变学方法研究了PP和PP-PS的线性粘弹行为,结果表明,PP-g-PS与PP在所测试不同温度下的Han曲线都能够很好地重合,且体系符合时温等效叠加原理,在动态流变学方法检测范围内,PP-PS和PP一样,呈现均相体系的行为特征,与采用扫描电子显微镜观察得到的结果一致;此外,在低频区,PP-PS的复数粘度明显高于PP的复数粘度（200oC）,说明少量PS链的接入即引起体系流变性能的巨大变化,由计算得到PP-PS的粘流活化能也显著高于PP,分子链之间相对运动阻力增加,体系表现出更大的粘度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 ATRP 发展概述
• 1.1.1 ATRP 机理
• 1.1.2 ATRP 体系组成
• 1.1.3 利用ATRP 实现聚合物功能化
• 1.2 聚丙烯/聚苯乙烯合金材料研究进展
• 1.2.1 PP/PP 共混增容体系研究进展
• 1.2.2 聚合法合成PP/PS 合金
• 1.3 本课题意义及研究思路
• 第二章 实验部分
• 2.1 ATRP 法合成端羧基聚苯乙烯
• 2.1.1 合成线路图
• 2.1.2 实验原料及试剂
• 2.1.3 实验方法
• 2.2 悬浮法制备马来酸酐接枝聚苯乙烯
• 2.2.1 实验原料及试剂
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.3 产物接枝率的测定
• 2.3 带端羧基聚苯乙烯的氨基化
• 2.3.1 实验路线
• 2.3.2 实验原料及试剂
• 2.3.3 实验方法
• 2.4 溶液法合成PP-g-PS
• 2.4.1 实验路线
• 2.4.2 实验原料及试剂
• 2.4.3 实验过程
• 2.5 产物的表征
• 2.5.1 聚苯乙烯相对分子质量及相对分子质量分布的测定
• 2.5.2 端氨基聚苯乙烯的红外表征
• 2.5.3 产物接枝率的测定
• 2.5.4 PP-g-PS 的红外表征
• 2.5.5 DSC
• 2.5.6 偏光显微镜观察PP 和PP-g-PS 的结晶
• 2.5.7 XRD 分析
• 2.5.8 流变分析
• 第三章 端基功能化长链PS 的合成
• 3.1 ATRP 法合成双端基聚苯乙烯
• 3.1.1 引发剂对聚合的影响
• 3.1.2 配体对聚合效果的影响
• 3.1.3 溶剂对聚合效果的影响
• 3.1.4 反应动力学曲线
• 3.1.5 各种相对分子质量大小的聚苯乙烯的合成
• 3.1.6 ATRP 法合成聚苯乙烯与热聚合聚苯乙烯比较
• 3.1.7 双端基聚苯乙烯结构的表征
• 3.1.8 PS 的DSC 分析
• 3.2 PS-NH2 的红外谱图分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 PP 接枝马来酸酐及其与PS 的接枝共聚
• 4.1 悬浮法合成马来酸酐接枝聚丙烯
• 4.1.1 反应条件对接枝率（GR）的影响
• 4.1.2 PP-g-MAH 的红外光谱分析
• 4.2 改性聚丙烯/长链功能化聚苯乙烯的复合
• 4.2.1 马来酸酐接枝率对PS 在功能性PP 上接枝率的影响
• 4.2.2 反应温度对接枝率的影响
• 4.2.3 反应时间对接枝率的影响
• 4.2.4 PP-g-PS 的结构表征
• 4.3 本章小结
• 第五章 长支链PP-g-PS 的结构与性能分析
• 5.1 PS 长支链对PP 结晶性能影响分析
• 5.1.1 PP 的与PP-g-PS 的结晶形态分析
• 5.1.2 XRD 分析
• 5.1.3 PP 与PP-g-PS 的DSC 分析
• 5.2 PS 长支链对PP-g-PS 流变性能的影响分析
• 5.2.1 聚丙烯聚苯乙烯接枝共聚物的线性粘弹行为
• 5.2.2 PP-g-PS 的频率依赖性
• 5.2.3 PP-g-PS 在不同温度下的G’与G”关系
• 5.2.4 PP-g-PS 时温等效分析
• 5.2.5 PP-g-PS 的粘度分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 致谢