N-取代苯基马来酰亚胺与苯乙烯共聚物乳液的合成、表征及性能研究

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用改性乙酸酐法合成了N-邻甲苯基马来酰亚胺(N-o-TMI)、N-间甲苯基马来酰亚胺(N-m-TMI)、N-对甲苯基马来酰亚胺(N-p-TMI)、N-对硝基苯基马来酰亚胺(N-p-NPMI)。浓硫酸脱水一步合成法制备了N-对羟基苯基马来酰亚胺(N-p-OHPMI)。在五种N-取代苯基马来酰亚胺与苯乙烯最大共聚比范围内,改变每种N-取代苯基马来酰亚胺单体的含量,通过种子滴加乳液聚合法制备得到高稳定性、高固含量(40％)、低粘度的共聚物乳液。在此基础上对这五种N-取代苯基马来酰亚胺(N-RPMI)分别与苯乙烯(St)的二元共聚物乳液进行了系统的研究。通过表面张力仪、动态激光粒度仪、旋转粘度计和原子力显微镜等手段对共聚物乳液的表面张力、乳胶平均粒径以及分布、表观粘度和胶乳成膜性能进行了系统表征。通过FT-IR、1H-NMR对共聚物结构进行了研究、共聚物的热性能则用示差扫描量热分析法和热重分析两种方法进行表征。研究结果表明：第一、用改性乙酸酐法合成了N-o-TMI、N-m-TMI、N-p-TMI、N-p-NPMI,产率)90％,N-p-OHPMI的合成采用浓硫酸脱水一步合成法在较低的温度下制备,产率)80％。第二、采用种子滴加乳液聚合可成功制备三种St/N-p-RPMI二元共聚物乳液,St/N-p-RPMI体系中,N-p-TMI的加入使聚合物乳液产率增加到85％以上,凝胶率降低,N-p-NPMI、N-p-OHPMI的加入降低了共聚物乳液的产率,致使St/N-p-NPMI共聚物乳液产率在60％左右,St/N-p-OHPMI共聚物乳液的产率仅在40％左右,发现酚羟基阻聚作用比硝基的阻聚作用更强；同一体系中,随着N-p-RPMI含量的增加,乳液的表面张力呈略微增大的趋势,相同共聚比下不同N-p-RPMI的共聚物乳液的表面张力γst/N-p-TMI>γst/N-p-OHPMI>γ St/N-p-NPMI>γ st；St/N-p-TMI共聚物乳液粒径均在40-50nm,粒径分布较窄,St/N-p-OHPMI,St/N-p-NPMI共聚物乳液粒径在100nm左右,粒径分布较宽；N-p-RPMI的加入使乳液的表观粘度大大增加,分别在nst/nN-p-TMI=96/4,nst/nN-p-NPMI=93/7,nst/nN-p-OHPMI=96/4时出现最大值。PSt乳液、St/N-p-TMI、St/N-p-OHPMI以及St/N-p-NPMI共聚物乳液均为假塑型流体；N-p-RPMI的加入有利于乳液的成膜；相同共聚比下Tgst/N-p-TMI>Tg st/N-p-NPMI>Tg st,N-p-OHPMI;相同含量的N-p-RPMI对共聚物热分解温度的影响程度N-p-NPMI>N-p-OHPMI>N-p-TMI。综合三种St/N-p-RPMI乳液及共聚物性能,N-p-TMI作耐热改性剂改性效果最好。第三、采用种子滴加乳液聚合法制备三种St/N-TMI二元共聚物乳液,所得三种St/N-TMI二元共聚物乳液的固含量均为35-40％,乳液产率大于85％。乳液产率、粒径及表观粘度均可控。其中nst/nN-m-TMI(mol/mol)最大,可达到67/33；N-TMI的加入有利于乳液形成平整的膜,并且St/N-m-TMI共聚物乳液形成的膜最为平滑,Ra仅为2.00nm；1H-NMR分析结果表明:St/N-TMI共聚中有链转移反应发生,其中N-p-TMI发生链转移形成N-p-TMI端基的倾向最小；当nst/nN-m-TMI(mol/mol)不超过87/13时,N-m-TMI的加入对共聚物Tg提高明显,相同共聚比下N-p-TMI对共聚物Tg提高比N-o-TMI、N-m-TMI更好；三种St/N-TMI二元共聚物体系,St/N-p-TMI体系具有用量最少、共聚物Tg提高程度最大,耐热改性效果最好。St/N-o-TMI、St/N-p-TMI体系活化能Ea,d随着N-o-TMI、N-p-TMII含量的增加而增加；St/N-m-TMI体系活化能Ea,d随着N-m-TMI含量的增加呈现先增加后减小的趋势。

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作者
张萌;
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作者单位

湖北大学;

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授予单位湖北大学;
学科高分子化学与物理
授予学位硕士
导师姓名陈正国;
年度 2008
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TQ316.334;
关键词
乳液聚合; 马来酰亚胺; 苯乙烯; 共聚物; 热重分析;

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