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本文以超临界CO2作为反应介质,研究了马来酸酐与苯乙烯的共聚反应以及马来酸酐与SBS、PP的接枝反应。
在马来酸酐与苯乙烯的共聚反应方面,首先研究了反应动力学、产物的相对分子质量、聚合体系压力的变化和共聚物的组成。结果表明,苯乙烯和马来酸酐在超临界CO2介质中能够很好地进行共聚,转化率很高,可以达到95%以上,而且可以直接得到细粉状的、干燥的聚合产物。共聚反应的动力学方程可以表示为:Rp=K[I]0.74[MSt]1.05[MMA]1.82。引发剂浓度、反应温度、反应压力以及助溶剂等会影响聚合产物的相对分子质量,反应压力和助溶剂会影响产物相对分子质量的分布状态。扫描电镜显示,聚合产物的粒度可以达到200nm,而且聚合产物的粒度随聚合压力的变化而变化。
然后通过FTIR、13C-NMR、DSC以及TG等手段对共聚物进行了结构表征和性能研究。13C-NMR分析表明,单体浓度会影响共聚物的序列结构,而且在合适的反应条件下,在超临界CO2中可以直接得到苯乙烯-马来酸酐的无规共聚物。DSC分析表明,所合成的苯乙烯-马来酸酐共聚物具有良好的热性能,共聚物结构中马来酸酐的含量和序列结构对共聚物的玻璃化温度影响很大。TG分析表明,所合成的苯乙烯-马来酸酐共聚物在350℃左右开始热降解。
在研究马来酸酐与SBS、PP的接枝反应方面,主要探讨了单体浓度、引发剂浓度、反应压力以及反应时间等因素对接枝率的影响,并通过FTIR、1H-NMR、DSC以及SEM等方法对产物进行了表征。结果表明,超临界CO2可以作为马来酸酐与SBS或PP进行接枝反应的良好介质,而且能够获得比较高的接枝率,马来酸酐与SBS的接枝率可以达到12.8%,马来酸酐与PP的接枝率可以达到0.96%,而马来酸酐和苯乙烯共同与PP接枝时接枝率可以达到14.6%。SEM分析发现,接枝后SBS和PP的表面明显变得粗糙;而当马来酸酐的接枝率达到5.6%时,有富含马来酸酐的颗粒从SBS接枝物的表面长出。