“反應(yīng)型相容示蹤劑”方法研究聚合物反應(yīng)共混中的界面反應(yīng)和形態(tài)演變.pdf

1、聚合物共混是目前制備高性能聚合物材料的重要方法。然而，大多數(shù)聚合物之間熱力學(xué)上是不相容的，容易產(chǎn)生相分離，導(dǎo)致最終的產(chǎn)品性能大幅下降?，F(xiàn)在最常用的解決方法是反應(yīng)相容技術(shù)，也就是在共混過程中通過界面反應(yīng)原位生成接枝或者嵌段共聚物起到相容作用。聚合物反應(yīng)相容共混過程中的界面反應(yīng)直接影響界面上共聚物的生成量，對共混物的相形態(tài)有很大的影響，決定著聚合物材料性能的優(yōu)劣。如何通過對聚合物反應(yīng)共混過程的分析，有效控制界面反應(yīng)程度和共混物的相形態(tài)，對制

2、備高性能聚合物材料十分重要。
　　論文利用“反應(yīng)型相容示蹤劑”的概念，對聚合物反應(yīng)相容共混過程進(jìn)行了深入研究，建立了混合與相形態(tài)和界面反應(yīng)之間的關(guān)聯(lián)。并將反應(yīng)型相容示蹤劑與傳統(tǒng)的停留時(shí)間分布(RTD)概念相結(jié)合，建立了雙螺桿擠出機(jī)中聚合物反應(yīng)共混體系的界面反應(yīng)和相形態(tài)的測量方法。論文取得了以下創(chuàng)新性研究結(jié)果:
　　將含有熒光基團(tuán)的9-（甲胺基-甲基）蒽(MAMA)引入到苯乙烯(St)和3-異丙烯基-α，α'-二甲基苯酯(TM

3、I)的共聚物PS-TMI上形成同時(shí)具有相容和示蹤特性的接枝型反應(yīng)相容示蹤劑PS-TMI-MAMA。采用PS-TMI-MAMA作為聚苯乙烯(PS)/尼龍6(PA6)（基體/分散相）共混體系的反應(yīng)型相容劑時(shí)發(fā)現(xiàn)，在共混初期(＜4 min)，界面上接枝共聚物PS-g-PA6-MAMA的生成量隨混合時(shí)間增加，分散相粒徑迅速減小;而在混合后期(＞4 min)，界面反應(yīng)速率減緩，但PS-g-PA6-MAMA上PA6接枝數(shù)目增加，PS-g-PA6-M

4、AMA會(huì)在剪切的作用下離開界面，來到PA6相形成共聚物膠束，失去相容效率，分散相尺寸陡然增加。若減小PS-g-PA6-MAMA接枝共聚物中的PA6接枝密度，可以提高共聚物在界面上的穩(wěn)定性，共聚物越不容易被拽離界面，分散相粒徑陡然增加的程度減小。
　　提高轉(zhuǎn)速，一方面，促進(jìn)PS-TMI-MAMA與PA6之間的界面反應(yīng)，原位生成的接枝共聚物的量增加;另一方面，更多的PA6會(huì)更快的與PS-g-PA6-MAMA上未反應(yīng)的NCO官能團(tuán)反應(yīng)，

5、PS-g-PA6-MAMA在界面的穩(wěn)定性下降，而且梳狀多接枝共聚物PS-g-PA6-MAMA在高轉(zhuǎn)速下會(huì)更加不穩(wěn)定，更容易被拽離界面。
　　將反應(yīng)型相容示蹤劑與RTD實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，利用少量的反應(yīng)型相容示蹤劑可以測量雙螺桿擠出機(jī)中的聚合物反應(yīng)相容共混過程中的相容劑濃度、分散相粒徑和界面上接枝共聚物的生成量隨時(shí)間的變化曲線，從而得到乳化曲線、RCC-CC曲線（界面上接枝共聚物生成量隨相容劑濃度的變化曲線）和有效乳化曲線（分散相粒徑隨界面

6、上接枝共聚物生成量的變化曲線）。建立了短混合時(shí)間內(nèi)反應(yīng)型相容劑分子結(jié)構(gòu)與相容效率的關(guān)系:適當(dāng)提高反應(yīng)型相容劑的反應(yīng)官能團(tuán)含量，對界面反應(yīng)沒有影響，但是可以提高相容劑的相容效率;適當(dāng)降低反應(yīng)型相容劑的分子量，可以加速界面反應(yīng)速率，在更短的時(shí)間內(nèi)減小分散相的尺寸。
　　考察了不同加工條件下的聚合物反應(yīng)相容共混過程中界面反應(yīng)和相形態(tài)的演變。當(dāng)喂料量Q和螺桿轉(zhuǎn)速N的比值相同時(shí)，不同喂料量和螺桿轉(zhuǎn)速下的填充度相同。喂料量和螺桿轉(zhuǎn)速通過填充度

7、和停留時(shí)間對聚合物反應(yīng)相容共混過程產(chǎn)生影響，其中填充度的影響占主導(dǎo)地位。在調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)速和喂料量等加工參數(shù)時(shí)，提高雙螺桿擠出機(jī)中的填充度，可以提高界面反應(yīng)程度，促進(jìn)分散相的分散。
　　利用接枝共聚物生成量隨相容劑濃度的變化曲線和分散相粒徑隨接枝共聚物生成量的變化曲線分別考察了不同混合元件的分布和分散混合效率。結(jié)果表明，增加混合元件的角度，界面反應(yīng)程度增加，分布混合效率提高;而且在接枝共聚物生成量相同時(shí)分散相粒徑更小，分散混合效率也同