基于端羧基PMMA低聚物反应性增容PVDF共混物的研究

来源 :杭州师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:ivyjiawx
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聚偏氟乙烯(PVDF)兼具优良的物理化学性能和优异的压电、介电性能,被广泛应用于石油化工、电子电气和过滤分离等领域。然而,PVDF本身价格高,同时由于其分子链上含大量氟原子,表面能低,与其它材料的粘结性差。这些问题限制了其广泛的应用。与其它聚合物共混改性成为了最常用的解决PVDF成本和粘结性问题的方法。但是由于PVDF特殊的分子结构,其与大部分的通用塑料及工程塑料的相容性差,因此如何实现PVDF的共混改性的高效增容成为PVDF共混改性的核心问题。本文在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与聚偏氟乙烯(PVDF)良好相容性的基础上,首先合成出端羧基聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA-COOH)低聚物,以此作为PVDF共混物相容剂的组装单元,在熔融加工过程中原位生成侧链为PMMA的接枝聚合物,用作PVDF共混物的增容剂。与传统的线形增容剂相比,原位生成的接枝聚合物不易在加工过程中发生迁移,能稳定高效地实现PVDF共混物的增容。同时,该接枝聚合物合成方法简单,结构可控,有望实现真正意义上的大规模生产和工业化应用。论文的主要内容如下:(1)PMMA-COOH低聚物的合成及结构表征:首先以甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为单体、4,4’-偶氮(4-氰基戊酸)(ACVA)为引发剂,巯基乙酸(TGA)为链转移剂,通过自由基调聚反应合成出了PMMA-COOH低聚物,并通过调节单体、引发剂与链转移剂三者的投料比,制备得到了分子量可控,分子量分布较窄的分子量2000-8000的PMMA-COOH低聚物,并利用GPC、FT-IR、~1H NMR等测试方法对其分子量及结构进行了表征。(2)接枝聚合物(乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物)-g-聚甲基丙烯酸甲酯(EGMA-g-PMMA)增容聚偏氟乙烯/低密度聚乙烯(PVDF/LDPE)共混物:将合成的不同分子量的PMMA-COOH低聚物作为组装单元,使其与线形聚合物EGMA主链上的环氧基团在PVDF与LDPE界面上发生开环反应,原位生成EGMA-g-PMMA接枝聚合物。研究表明,EGMA-g-PMMA能有效改善PVDF与LDPE之间的相容性,减小共混组分之间的界面张力,增强界面之间的粘结性,极大地提高PVDF/LDPE共混物的力学性能。并且EGMA-g-PMMA的结构对增容效果也有很大的影响,增容效果随着接枝聚合物EGMA-g-PMMA侧链长度的增加先增加后减小;随着EGMA-g-PMMA的接枝密度的增加而增加。(3)双接枝聚合物聚乳酸-g-(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯无规共聚物)-g-聚甲基丙烯酸甲酯(PLLA-g-SG-g-PMMA)增容聚偏氟乙烯/聚乳酸(PVDF/PLLA)共混物:在PLLA/PVDF共混物中同时加入PMMA-COOH低聚物和反应性线形主链SG进行反应性共混,由于PMMA-COOH上的羧基反应活性高于PLLA上的羧基的反应活性,因此PMMA-COOH上的羧基先与SG上的环氧基团反应生成单接枝聚合物SG-g-PMMA,随后PLLA上的羧基与SG上的环氧基团反应,形成双接枝聚合物PLLA-g-SG-g-PMMA。PLLA-g-SG-g-PMMA上的PMMA侧链与PVDF有较好的缠结作用,接枝的PLLA能与未反应的PLLA相互作用,从而达到PVDF相与PLLA相对双接枝聚合物的力的平衡,因此PLLA-g-SG-g-PMMA能稳定存在于共混组分的界面上,实现对PLLA/PVDF共混物的高效增容。通过改变SG与PMMA-COOH低聚物的投料比以及PMMA-COOH低聚物的分子量,能有效控制双接枝聚合物上的PMMA侧链的根数和长度,在一定范围内,增容效果随着侧链根数的增加而增加;随着侧链长度的增加而增加。
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