聚丙烯酸丁酯接枝共聚物的合成及其增韧塑料的研究

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丙烯酸酯类抗冲改性剂是丙烯酸酯类橡胶与苯乙烯(St)、丙烯腈(AN)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)等单体的接枝共聚物。将适量的抗冲改性剂与相应的塑料共混,可提升其抗冲韧性,以满足工程需要。   本文以乳液法合成了聚丙烯酸丁酯(PBA)种子乳液,然后加入MMA-St单体进行乳液接枝共聚,合成了PBA接枝MMA-St共聚物(PBA-g-MS),用其与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共混制备透明高抗冲PMMA(MBAS)。用PBA种子乳液分别与共聚单体St-AN、MMA-AN和MMA-St-AN进行乳液接枝共聚,合成了PBA-g-SAN和PBA-g-MAN、PBA-g-MAS,用PBA-g-SAN和PBA-g-MAN作为增韧剂分别与PVC熔融共混制备了具有高抗冲性能的PVC/PBA-g-SAN共混物及PVC/PBA-g-MAS共混物。用PBA-g-MAN作为增容剂制备了ABS/PVC/PBA-g-MAN合金。   系统研究了各聚合体系的反应条件与单体转化率(CR)、接枝率(GR)和接枝效率(GE)之间的关系规律。优化了能使相应共混物和合金抗冲韧性及其他性能达到最好水平的聚合条件。用现代测试方法对各类接枝共聚物及其共混物进行了表征,对各类共混物的缺口冲击强度、相容性、增韧机理和热稳定性的影响因素进行了系统的研究。   研究了PBA-g-MS对MBAS透光率和增韧效果的影响规律,发现影响MBAS透光率的关键因素是PMMA与PBA-g-MS的折光指数差值An,当PBA/MMA/St投料质量比为60/4/36时△n最小,透光率也达到最高,为91.9%。实验发现MBAS抗冲韧性与MMA-St用量、PBA-g-MS的平均粒径及PBA用量有关。   研究了PBA-g-SAN对PVC增韧作用的影响规律,结果表明PBA/St/AN投料质量比为50/42.5/7.5时所合成的PBA-g-SAN对PVC增韧效果最显著;DSC分析发现共混物出现了第三相Tg峰,证明了PBA-g-SAN与PVC具有良好的相容性;DMA分析证明PBA-g-SAN与PVC的相界面结合紧密。TG分析表明,PBA-g-SAN有利于提高PVC初始热分解温度;SEM分析表明,随着PBA含量的增加,其增韧机理首先是空穴化,进而表现为剪切屈服为主兼有空穴化。   研究了PBA-g-MAS对PVC的增韧作用影响规律。确定了g-MAS中AN/MMA/St投料质量比等为30/56/14时,共混物的抗冲韧性达到最好水平。DSC与DMA分析表明PBA-g-MAS与PVC有良好的相容性和较强的界面结合力。共混物冲击断面的SEM分析表明,共混物的增韧机理是剪切屈服机理。TG分析表明,PBA-g-MAS有利于提高共混物的热稳定性。   本论文还研究比较了PBA-g-MAN和PBA-g-MAS对ABS/PVC合金增韧作用的影响。结果表明PBA-g-MAN是ABS/PVC合金的良好增容剂,其MMA/AN投料质量比是影响增容效果的主要因素。DSC和DMA分析表明,PBA-g-MAN的加入使得SAN相的Tg峰与PVC相的Tg峰相互靠近,证实了PBA-g-MAS能够改善ABS/PVC合金的相容性,增强了两相间的界面结合力,因此增韧效果显著。SEM分析证实,合金增韧机理以剪切屈服为主。TG分析表明,PBA-g-MAS使合金的热稳定性能得到提高。
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