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α-MSt系列共聚物的合成及改性CPVC的研究

作　者: 张玉虎
导　师: 宋秋生
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料学
关键词: α-甲基苯乙烯甲基丙烯酸甲酯丙烯腈共聚物氯化聚氯乙烯共混物
分类号: TQ325.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

α-甲基苯乙烯(α-MSt)是苯乙烯(St)的一个α-H被甲基取代后的产物。由于空间位阻增大,其共聚物的分子链刚性增强,耐热性提高,同时由于α-MSt聚合物中分子链上存在大的侧基苯基,使得分子链间的距离增大,分子间作用力减小。利用α-MSt的这些特性来改善聚合物的耐热性能和加工性能是塑料改性的重要手段。本文主要研究了α-MSt与甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈共聚物的合成工艺、α-MSt系列共聚物与CPVC共混物的力学性能、耐热性能、加工性能及α-MSt/MMA共聚物中聚合单体的竞聚率、α-MSt/MMA与CPVC共混物的相容性。采用乳液聚合方法合成了α-MSt/AN/MMA三元共聚物,并得出较佳工艺条件为:反应时间10h,反应温度75℃。采用FT-IR对α-MSt/AN /MMA三元共聚物化学结构进行研究,DSC研究其与CPVC共混物的相容性,维卡软化点测试仪研究其耐热变形性能。研究表明,α-MSt /AN/ MMA三元共聚物与CPVC共混后可提高CPVC热变形温度、加工性能,且二者相容性较好。对α-MSt/MMA乳液共聚的合成工艺进行了研究,并对共聚物采用DSC、FT-IR、TG及DSV进行了表征。将α-MSt/MMA二元与CPVC共混,研究了共聚物与CPVC的相容性,以及共聚物对CPVC力学性能、耐热性能、加工性能的改性效果,并与通用改性剂ACR就改性效果进行了比较。研究发现,随温度的升高和反应时间的增加,α-MSt/MMA二元共聚物的单体转化率相应提高;随共聚单体配比中α-MSt含量的增加,单体转化率降低。共聚物分子量随共聚单体配比中α-MSt含量的增加而减小。α-MSt/MMA共聚物与CPVC具有良好的相容性,对CPVC耐热性能有所提高、力学性能影响不大的情况下更能显著提高CPVC的加工性能,α-MSt/MMA/CPVC共混体系的综合性能优于ACR/CPVC共混体系。采用1H-NMR测定了低转化率(<10%)下共聚物组成,利用Mayo-Lewis积分法和扩展的Kelen-Tüdos法计算了α-MSt/MMA共聚体系α-MSt、MMA的竞聚率,并对共聚物序列长度分布进行了计算。结果表明,α-MSt/MMA二元共聚体系是r1>1、r2<1,且r1·r2<1的非理想共聚,85℃时α-MSt/MMA共聚体系α-MSt、MMA的竞聚率为r1=1.49、r2=0.19,共聚物链中α-MSt链段分布随α-MSt单体投料量的的增大逐渐变宽,且共聚物中α-MSt长链段的概率也逐渐提高。采用FT-IR、DSC、SEM等方法研究了α-MSt/MMA共聚物与CPVC共混物的相容性。研究表明,α-MSt/MMA共聚物能与CPVC之间形成特殊的物理作用,这种作用使α-MSt/MMA与CPVC具有较好的相容性,并使共混物的拉伸性能得到改善。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
致谢  9-15
第一章前言  15-27
  1.1 氯化聚氯乙烯（CPVC）的应用  15-17
    1.1.1 应用于管材  16
    1.1.2 应用于化工防腐设备  16
    1.1.3 应用于粘合剂与防腐涂料  16-17
    1.1.4 应用于泡沫材料  17
  1.2 高分子材料改性的主要方法  17-18
    1.2.1 化学改性  17
    1.2.2 共混改性  17-18
    1.2.3 填充改性  18
    1.2.4 高分子材料改性技术发展状况  18
  1.3 氯化聚氯乙烯的改性  18-21
    1.3.1 CPVC/PVC 共混改性  19
    1.3.2 CPVC 的复合改性  19
    1.3.3 CPVC/ABS(MBS)共混改性  19-20
    1.3.4 CPVC 的力化学改性  20
    1.3.5 ACR 对CPVC 的改性  20
    1.3.6 CPE 对CPVC 的抗冲改性  20
    1.3.7 氯化接枝改性  20-21
  1.4 增塑剂分类、概况及作用机理  21-23
    1.4.1 增塑剂的分类  21-22
    1.4.2 增塑剂的发展概况  22
    1.4.3 增塑剂作用机理  22-23
  1.5 α-MSt 聚合物的合成及性能  23-25
    1.5.1 α-MSt 的聚合特点  24
    1.5.2 α-MSt 的乳液聚合  24
    1.5.3 α-MSt 聚合物的力学性能与加工性能  24-25
    1.5.4 α-MSt 聚合物的热学性能  25
    1.5.5 α-MSt 共聚物的物理机械性能及应用  25
    1.5.6 α-MSt 共聚物的发展与应用前景  25
  1.6 本课题研究的主要内容  25-26
  1.7 本课题研究的意义  26-27
第二章 α-MSt/AN/MMA 三元共聚物的合成及其改性CPVC 的研究  27-36
  2.1 实验部分  27-29
    2.1.1 原料与试剂  27-28
    2.1.2 主要仪器及设备  28
    2.1.3 α-MSt/AN/MMA 三元聚合物与共混物的制备  28
    2.1.4 测试与表征  28-29
  2.2 结果与讨论  29-35
    2.2.1 工艺条件对聚合产率的影响  29-32
    2.2.2 共聚物的红外光谱  32
    2.2.3 α-MSt/AN/MMA 三元共聚物与CPVC 的相容性  32-33
    2.2.4 三元共聚物与CPVC 共混物的性能  33-35
      2.2.4.1 α-MSt/AN/MMA-CPVC 共混物的力学性能  33-34
      2.2.4.2 α-MSt/AN/MMA-CPVC 共混物的热变形温度  34
      2.2.4.3 α-MSt/AN/MMA-CPVC 共混物的加工性能  34-35
  2.3 本章小结  35-36
第三章 α-MSt /MMA 二元共聚物的合成及其改性CPVC 的研究  36-45
  3.1 实验部分  36-38
    3.1.1 原料与试剂  36
    3.1.2 测试仪器及设备  36-37
    3.1.3 α-MSt/MMA 二元共聚物制备  37
    3.1.4 CPVC 共混物的制备  37
    3.1.5 测试与表征  37-38
  3.2 结果与讨论  38-44
    3.2.1 工艺条件对聚合产率的影响  38-41
      3.2.1.1 单体配比对共聚产率的影响  38-39
      3.2.1.2 聚合温度与时间对聚合产率的影响  39-40
      3.2.1.3 单体配比对聚合物分子量的影响  40-41
    3.2.2 共聚物的表征  41
    3.2.3 α-MSt/MMA 二元共聚物与CPVC 共混研究  41-44
      3.2.3.1 二元共聚物与CPVC 共混改性的力学性能  41-42
      3.2.3.2 共聚物对CPVC 耐热性能的影响  42-43
      3.2.3.3 共聚物对CPVC 加工性能的影响  43-44
  3.3 本章小结  44-45
第四章 α-MSt/MMA 共聚体系的竞聚率和序列分布的研究  45-54
  4.1 实验部分  45-46
    4.1.1 原料与试剂  45
    4.1.2 聚合物的合成  45-46
    4.1.3 α-MSt/MMA 二元共聚物的表征  46
  4.2 结果与讨论  46-53
    4.2.1 α-MSt/MMA 共聚物的1H-NMR 分析  46-47
    4.2.2 α-MSt/MMA 共聚物竞聚率的求算  47-51
    4.2.3 α-MSt/MMA 共聚体系序列长度分布的计算  51-53
  4.3 本章小结  53-54
第五章 α-MSt /MMA 二元共聚物与CPVC 相容性研究  54-61
  5.1 实验部分  54-55
    5.1.1 原料与试剂  54-55
    5.1.2 测试仪器  55
    5.1.3 α-MSt/ MMA 二元聚合物的制备  55
    5.1.4 α-MSt/ MMA-CPVC 共混物的制备  55
    5.1.5 测试与表征  55
  5.2 结果与讨论  55-60
    5.2.1 α-MSt/MMA 共聚物的FT-IR 分析  55-56
    5.2.2 FT-IR 分析  56-57
      5.2.2.1 不同共聚物与CPVC 配比的共混物FT-IR  56-57
      5.2.2.2 不同α-MSt 含量的共混物FT-IR  57
    5.2.3 DSC 分析  57-58
      5.2.3.1 不同共聚物与CPVC 配比的共混物DSC  57-58
      5.2.3.2 共聚物中 α-MSt 含量对共混物玻璃化转变的影响  58
    5.2.4 共混物试样的拉伸强度  58-59
    5.2.5 共混物试样的SEM 分析  59-60
  5.3 本章小结  60-61
第六章结论  61-62
参考文献  62-66
攻读硕士期间发表的论文  66-67

α-MSt系列共聚物的合成及改性CPVC的研究

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