论文部分内容阅读
基于N-苯基马来酰亚胺化合物能有效地提高ABS的耐热性特性,并且苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐三元无规共聚产物（Styrene-N-phenylmaleimide-maleic anhydride Tercopolymer St-NPMI-MAH）的合成路线复杂,合成需采用多步骤过程,使得产品成本高、因此推广应用受限。本文通过对聚合物耐热改性剂的分子结构设计,即选择以N-苯基马来酰亚胺（NPMI）为耐热主单体,引入苯乙烯（St）以提高改性剂的加工流动性,马来酸酐（MAH）极性单体改善改性剂的相容性,采用自制的过氧化对苯二甲酸二叔丁酯为新型引发剂,一步法合成St-NPMI-MAH无规三元共聚物。并通过调节单体用量、聚合温度与时间,来制备耐热性可调控的St-NPMI-MAH无规三元共聚物。与现行工业技术相比,该合成方法降低了技术难度,简化了工艺,有效降低生产成本,聚合反应转化率约为86wt%,能够满足工业生产要求,适合工业化生产。论文对耐热改性剂的单体配比、聚合机制、投料方式等进行了系统研究,着重研究了单体配比、聚合温度对St-NPMI-MAH共聚物组成的影响。在保证三元共聚物无规结构下,开发了溶液-沉淀一步聚合St-NPMI-MAH三元无规共聚物的合成技术,研究了聚合时间与产率的关系,简化了聚合工艺,从而使得St-NPMI-MAH共聚物的合成成本降低。研究表明采用自制的过氧化邻苯二甲酸二叔丁酯为新型引发剂,NPMI用量为30wt%,聚合温度为125℃,反应时间4h为最佳合成方案。采用FTIR,1H NMR,13C NMR,GPC技术对合成的St-NPMI-MAH无规共聚物的化学组成、链序列结构和分子量进行了表征,实验证明了St-NPMI-MAH的无规序列结构和单体组成比的关系。合成的St-NPMI-MAH共聚物的重均分子量5×104左右,多分散系数为2.2-2.7。采用DSC和TGA分别研究了不同NPMI含量共聚物和相同NPMI含量的共聚物耐热性、热稳定性。研究发现,St-NPMI-MAH共聚物玻璃化温度与共聚物中NPMI含量存在着线性关系。理论方面,采用Ozawa方法能够合理地对St-NPMI-MAH共聚物体系的非等温热降解行为和热降解动力学解释,并采用Crane方法求得了共聚物的热降解级数。实验结果表明共聚物的热降解活化能在135kJ/mol至183kJ/mol之间,热降解级数为1,表明该共聚物具有较理想的热稳定性。在对St-NPMI-MAH共聚物溶解度参数调配的基础上,将St-NPMI-MAH无规共聚物与ABS共混,制备了ABS耐热改性材料。由于两者具有较好的相容性,共混样品DSC测试均表现出单一玻璃化转变台阶,且St-NPMI-MAH无规共聚物对ABS材料的耐热性能明显提高。采用SEM对St-NPMI-MAH无规共聚物与ABS的微观结构和相容性进行了表征。对共混材料力学和流变性能研究发现,与ABS材料相比,St-NPMl-MAH无规共聚物耐热改性剂对材料的力学性能和加工性能均能保持不变或略有提高。实验证明,本文开发St-NPMI-MAH无规共聚物可作为一种优秀的耐热相容剂在特种聚合物合金领域广泛应用。