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聚甲基丙烯酸甲酯的改性,就是对聚合物的结构进行某些调整和改变,从而使高聚物的某些性能得以改善和提高。所有高聚物材料的改性工作都是着眼于高聚物的三个结构层次,即通过改变高聚物的分子链结构、聚集态结构以及表面来达到改性的目的。对于P[MMA/BA]共聚物,随着BA含量不同共聚物有着不同的链结构;在不同溶剂含量和不同分子量下,会涉及聚集态类型的改变、相变等。通过研究,一方面可掌握其聚集态与偶极松弛、相变、局域态之间的联系,指导发现新的高聚物铁电体,另一方面可为这类材料的应用积累基础数据。
热释电(TSDC)是研究高分子材料转变与聚集态结构的一种重要的手段,特别是在研究非晶和半晶聚合物方面。TSDC有比其他热分析方法高得多的灵敏度,还可以得到高聚物局域态的信息,而这正是其他方法难以做到的。虽然PMMA和其共聚物及其共混物研究已经有许多文章发表,但用TSDC方法对P[MMA/BA]共聚物进行研究的工作还不多,因此对PMMA和P[MMA/BA]无规共聚物分子链段运动与局域态分布与结构关系的研究具有重要的理论和实际意义。
本文主要通过热释电方法对PMMA和P[MMA/BA]无规共聚物进行研究,采用的样品中MMA:BA单体单元质量比例分别是100/0(PMMA)、90.9/9.9、81.3/18.3和75.2/24.8的聚合物,并改变溶剂含量和分子量对聚合物进行研究。本文工作主要包括以下几部分。
1.PMMA和MMA/BA共聚物在室温以上TSDC谱图出现对应玻璃化转变的偶极松弛α峰、空间电荷峰ρ峰和液液转变引起的τ峰。α峰向低温方向移动表明共聚物的玻璃化转变温度降低。这是因为BA的侧基比MMA的更加柔软,使分子链段在较低温度下就可以运动,运动的势垒也相应减弱,丙烯酸丁酯在其中起内增塑作用。对于空间电荷峰ρ峰,在PMMA的分子链上引入BA后,ρ峰向低温方向移动,这表明样品内部捕获空间电荷的陷阱深度变浅,热刺激时退陷阱过程更加容易发生,陷阱深度变浅。对于液液转变,因为其电荷的释放机理和偶极松弛相似,BA引入之后,柔性侧基使得分子链之间的距离增加,每个单独的分子链能够拥有更加自由的运动空间,体现在液液转变上,整个分子链运动变得容易,转变温度和活化能都降低。
2.根据样品放置的时间确定样品中含有的溶剂量的多少,定性研究溶剂的影响。因此可以改变PMMA、MMA/BA90.1/9.9、MMA/BA81.3/19.7和MMA/BA75.2/24.8样品中溶剂的含量对其进行研究。含有甲苯的PMMA和MMA/BA共聚物在室温以上TSDC谱图出现对应玻璃化转变的偶极松弛α峰、空间电荷峰ρ峰和液液转变引起的τ峰。甲苯对偶极松弛α峰、空间电荷峰ρ峰和液液转变引起的τ峰电流值和峰温有明显的影响。
3.粘均分子量为7万PMMA在高温下存在两个的τ峰;粘均分子量为37万PMMA和粘均分子量为20万PMMA一致,存在一个τ峰。