消失模铸造模样聚合物的ATRP悬浮聚合和热解改性

论文摘要

模样材料是消失模铸造技术成败的关键。模样材料主要是聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和St/MMA共聚物。消失模铸造工艺要求这些模样聚合物应具有较高的分子量和较窄的分子量分布,还要有良好的热裂解性能。本文采用原子转移悬浮聚合法制备出分子量可控、且分子量分布窄的上述模样聚合物;并研究了NH4Cl和过氧化二异丙苯（DCP）改性剂对模样聚合物热裂解性能的影响。FT-IR和1H-NMR表征结果表明实验获得了聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和St/MMA共聚物。对聚苯乙烯珠粒的GPCV分析可知该珠粒的Mn为185210、Mw为281520、Mw/Mn为1.52,达到了消失模铸造工艺对模样聚合物分子量和分子量分布的要求。本文研究了水相中加入的氢氧根对原子转移悬浮聚合反应的影响。动力学分析表明氢氧根不影响反应的一级动力学特征,单体转化率和表观反应速率常数kpapp随着氢氧根浓度增大而增大,表观反应活化能Eapp随氢氧根浓度的增大而降低。氢氧根起加速原子转移悬浮聚合速率作用的机理在于聚合反应历程中氢氧根离子诱导下烯烃单体碳碳双键极化度增大而易断裂。差热试验的结果表明聚苯乙烯热解温度Td最高,St/MMA共聚物的Td虽低于聚苯乙烯但仍较高。对NH4Cl或DCP改性的St/MMA共聚物进行了热失重分析。两种改性剂的加入都使模样聚合物的起始热分解温度降低。其中,NH4Cl促进了St/MMA共聚物热解,500℃残重率仅为0.0015%,聚合物裂解完全。而DCP先促进热解、后又抑制了St/MMA共聚物热裂解,而且聚合物热解残重率较大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 消失模模样材料综述
• 1.2.1 消失模模样材料概况
• 1.2.2 消失模模样材料产品及制备方法
• 1.2.2.1 消失模模样材料产品
• 1.2.2.2 消失模模样材料制备方法
• 1.2.3 消失模模样材料性能评价
• 1.3 原子转移自由基聚合及其悬浮聚合方法
• 1.3.1 原子转移自由基聚合
• 1.3.2 原子转移悬浮聚合研究进展
• 1.4 消失模模样材料热解性能研究
• 1.4.1 有机溴促进聚苯乙烯热解机理
• 1.4.2 聚苯乙烯热解碳化残渣的产生机理
• 1.4.3 聚苯乙烯的催化热解研究
• 1.5 本课题的研究意义和研究内容
• 1.5.1 课题的研究意义和目的
• 1.5.2 课题的主要研究内容
• 第二章 实验与表征
• 2.1 实验原料和仪器
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验实施方法
• 2.2.1 原子转移悬浮聚合法制备苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚珠粒
• 2.2.2 改性苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚珠粒制备
• 2.2.3 传统自由基悬浮聚合法制备聚苯乙烯珠粒
• 2.2.4 原子转移悬浮聚合法制备聚苯乙烯珠粒
• 2.2.5 原子转移悬浮聚合法制备聚甲基丙烯酸甲酯珠粒
• 2.3 测试表征方法
• 2.3.1 称重法测单体转化率
• 2.3.2 红外光谱（FT-IR）表征
• 1H-NMR）表征'>2.3.3 核磁共振（¹H-NMR）表征
• 2.3.4 GPCV 测珠粒的平均分子量和分子量分布
• 2.3.5 粘度计法测珠粒的平均分子量和分子量分布
• 2.3.6 珠粒平均粒径和粒径分布的测定
• 2.3.7 差热分析
• 2.3.8 热失重分析
• 第三章 消失模铸造模样聚合物的ATRP 悬浮聚合
• 3.1 模样聚合物珠粒的表征
• 3.1.1 FT-IR 表征
• 1H-NMR 表征'>3.1.2¹H-NMR 表征
• 3.1.3 聚合物珠粒分子量和分子量分布的表征
• 3.2 原子转移自由基聚合引发体系的确定
• 3.3 温度对ST 与MMA 原子转移悬浮聚合的影响
• 3.4 氢氧根对ST/MMA 原子转移悬浮共聚的影响
• 3.4.1 氢氧根影响的ST/MMA 原子转移悬浮共聚动力学
• 3.4.2 氢氧根浓度对珠粒粒径和粒径分布的影响
• 3.4.3 探讨氢氧根加速ST/MMA 原子转移悬浮共聚的机制
• 3.5 原子转移悬浮聚合中粒子成长过程的初步探讨
• 3.6 原子转移悬浮聚合与传统自由基聚合的比较
• 3.7 本章结论
• 第四章 消失模铸造模样聚合物的热性能研究
• 4.1 模样聚合物的差热分析
• 4.2 模样聚合物的热解改性
• 4.3 本章结论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间的研究成果及发表的学术论文