反应型相容剂与复合型相容剂对共连续相形态影响规律的研究

论文摘要

不同的聚合物材料进行共混可以获得性能互补而且具有新性能的共混聚合物材料。共混聚合物的性质不仅与共混物自身的性质相关,与聚合物体系自身的相态也密切相关。绝大多数聚合物体系是不相容体系,共混聚合物体系的相态也呈现多样性。共连续相是不同聚合物相之间相互贯穿并且在空间呈现三维连续的特殊相态,往往可以表现出原来的组分聚合物材料自身所不具备的性能。影响共连续相共混聚合物材料性能的主要因素是共连续相的相尺寸和相态稳定性。反应相容过程生成的界面相容剂可以减小不相容聚合物相界面张力和共连续相的相尺寸,稳定共连续相。限制共连续相应用范围的一个重要因素是共连续相组成范围。在不相容聚合物体系中加入复合型相容剂可以在不相容聚合物相界面处形成新的聚合物界面层,拓宽共连续相组成范围,减小界面张力并稳定共连续相态。本论文考察了两种不同类型的相容剂体系对共连续相态的影响规律。反应相容将聚合物的共混与不相容聚合物相的相容结合成为一个步骤,提高了共混的效率;而且相容剂是在聚合物的相界面处产生的,不需要考虑相容剂的扩散问题,相容效率较高。为了考察反应相容剂的反应效率和相容特性,以PS/PA6/PS-co-TMI为实验体系研究了反应相容的规律。DSC和FTIR的结果都表明共混过程中生成了相容剂(PS-co-TMI]-g-PA6。考察了三种具有不同TMI含量的PS-co-TMI的相容效率以及不同PS-co-TMI用量下聚合物体系的相态的演变规律。结果发现TMI含量最小的PS-co-TMI-2具有最好的相容效果,该聚合物体系共混后的共连续相具有最小的相尺寸,静态热退火后的相态的变化程度也最小,共连续相的稳定性最好。TMI含量最高的PS-co-TMI-8在共混结束后残留未参与相容反应的PS-co-TMI,而且生成的（PS-co-TMI）-g-PA6上也残留未参与反应的-NCO活性官能团,降低了反应相容剂的使用效率。接枝型相容剂可以减小界面张力和共连续相的相尺寸,但是单一的接枝共聚物加入到聚合物体系中会导致共连续相组成范围变窄,限制了共连续相共混聚合物的应用范围。而复合相容剂的加入可以拓宽共连续相的组成范围,稳定高温下的共连续相态。本文考察了在PP/PS体系中加入不同组合的PP-g-PA6/PS-g-PA6复合相容剂体系后,共连续相组成范围的变化以及复合相容剂的加入对共连续相稳定性的影响。复合相容剂的加入降低了PP/PS共混体系的表面张力,使得共连续相的组成范围至少被拓宽了5%。加入复合相容剂后共连续相的热稳定性也有一定程度的增加。接枝密度高的复合相容剂体系具有较高的相容效率,静态热退火后的相形态变化幅度较小。实验发现复合相容剂体系的接枝密度对共连续相态稳定性的影响要大于接枝链长的影响。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 2 文献综述
• 2.1 引言
• 2.2 聚合物共混的方法
• 2.2.1 物理共混
• 2.2.2 反应共混
• 2.3 共混聚合物的相态
• 2.3.1 均相结构
• 2.3.2 基体分散相结构
• 2.3.3 基体纤维结构
• 2.3.4 层状结构
• 2.3.5 共连续结构及形成机理
• 2.4 共混物相态影响因素
• 2.4.1 聚合物组分比
• 2.4.2 相反转方程
• 2.4.3 粒子聚并机理
• 2.4.4 操作条件
• 2.4.5 聚合物相态的粗化
• 2.5 共混相容
• 2.5.1 相容剂
• 2.5.2 相容剂的特点
• 2.6 共连续相的相态表征
• 2.6.1 扫描电镜
• 2.6.2 溶解和抽提实验
• 2.6.3 共混物的流变性质
• 2.6.4 共连续相态的尺寸表征
• 2.7 共混体系的选择
• 2.8 论文的研究目的和意义
• 3 PS/PS-co-TMI/PA6体系的反应共混
• 3.1 实验原料
• 3.2 共混原料的制备
• 3.2.1 实验原料的纯化
• 3.2.2 PS-co-TMI的制备
• 3.2.3 反应机理
• 3.3 共连续相PS/PA6/PS-co-TMI的表征方法
• 3.3.1 溶解抽提实验
• 3.3.2 SEM形态表征
• 3.3.3 红外表征
• 3.3.4 GPC表征
• 3.3.5 差示扫描量热（DSC）分析
• 3.4 共混原料的表征
• 3.5 PS/PS-co-TMI/PA6的反应共混
• 3.5.1 反应机理
• 3.5.2 相容反应过程中的流变表征
• 3.5.3 共混产物分析
• 3.5.4 反应相容的相态演变规律
• 3.6 PS/PS-co-TMI/PA6体系静态热处理下相形态变化
• 3.7 本章小结
• 4 PP-g-PA6/PS-g-PA6复合型相容剂增容PP/PS体系
• 4.1 试验原料
• 4.2 共混样品的制备
• 4.2.1 PP-g-TMI的制备
• 4.2.2 PS-g-PA6的制备
• 4.2.3 PP-g-PA6的制备
• 4.3 共混样品的纯化处理
• 4.3.1 PP-g-TMI的纯化处理
• 4.3.2 PP-g-PA6和PS-g-PA6的纯化
• 4.4 共混样品的表征
• 4.4.1 PP-g-TMI的接枝率
• 4.4.2 PP-g-PA6和PS-g-PA6合成时的流变特性
• 4.4.3 相形态表征
• 4.5 共连续相组成范围
• 4.5.1 PP/PS的共连续相组成范围
• 4.5.2 PP-g-PA6/PS-g-PA6的加入对共连续相组成的影响
• 4.6 共混体系的相形态
• 4.7 共混体系相态的热稳定性研究
• 4.8 本章小结
• 5 总结与展望
• 参考文献
• 硕士期间的主要成果