N-取代苯基馬來酰亞胺與苯乙烯共聚物乳液的合成、表征及性能研究.pdf

1、用改性乙酸酐法合成了N-鄰甲苯基馬來酰亞胺(N-o-TMI)、N-間甲苯基馬來酰亞胺(N-m-TMI)、N-對(duì)甲苯基馬來酰亞胺(N-p-TMI)、N-對(duì)硝基苯基馬來酰亞胺(N-p-NPMI)。濃硫酸脫水一步合成法制備了N-對(duì)羥基苯基馬來酰亞胺(N-p-OHPMI)。在五種N-取代苯基馬來酰亞胺與苯乙烯最大共聚比范圍內(nèi),改變每種N-取代苯基馬來酰亞胺單體的含量,通過種子滴加乳液聚合法制備得到高穩(wěn)定性、高固含量(40％)、低粘度的共聚物乳液

2、。在此基礎(chǔ)上對(duì)這五種N-取代苯基馬來酰亞胺(N-RPMI)分別與苯乙烯(St)的二元共聚物乳液進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。通過表面張力儀、動(dòng)態(tài)激光粒度儀、旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)和原子力顯微鏡等手段對(duì)共聚物乳液的表面張力、乳膠平均粒徑以及分布、表觀粘度和膠乳成膜性能進(jìn)行了系統(tǒng)表征。通過FT-IR、1H-NMR對(duì)共聚物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究、共聚物的熱性能則用示差掃描量熱分析法和熱重分析兩種方法進(jìn)行表征。 研究結(jié)果表明： 第一、用改性乙酸酐法合成了N-o

3、-TMI、N-m-TMI、N-p-TMI、N-p-NPMI,產(chǎn)率)90％,N-p-OHPMI的合成采用濃硫酸脫水一步合成法在較低的溫度下制備,產(chǎn)率)80％。 第二、采用種子滴加乳液聚合可成功制備三種St/N-p-RPMI二元共聚物乳液,St/N-p-RPMI體系中,N-p-TMI的加入使聚合物乳液產(chǎn)率增加到85％以上,凝膠率降低,N-p-NPMI、N-p-OHPMI的加入降低了共聚物乳液的產(chǎn)率,致使St/N-p-NPMI共聚物乳

4、液產(chǎn)率在60％左右,St/N-p-OHPMI共聚物乳液的產(chǎn)率僅在40％左右,發(fā)現(xiàn)酚羥基阻聚作用比硝基的阻聚作用更強(qiáng)；同一體系中,隨著N-p-RPMI含量的增加,乳液的表面張力呈略微增大的趨勢(shì),相同共聚比下不同N-p-RPMI的共聚物乳液的表面張力γst/N-p-TMI>γst/N-p-OHPMI>γ St/N-p-NPMI>γ st；St/N-p-TMI共聚物乳液粒徑均在40-50nm,粒徑分布較窄,St/N-p-OHPMI,St/N-

5、p-NPMI共聚物乳液粒徑在100nm左右,粒徑分布較寬；N-p-RPMI的加入使乳液的表觀粘度大大增加,分別在nst/nN-p-TMI=96/4,nst/nN-p-NPMI=93/7,nst/nN-p-OHPMI=96/4時(shí)出現(xiàn)最大值。PSt乳液、St/N-p-TMI、St/N-p-OHPMI以及St/N-p-NPMI共聚物乳液均為假塑型流體；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

6、-p-NPMI>Tg st,N-p-OHPMI;相同含量的N-p-RPMI對(duì)共聚物熱分解溫度的影響程度N-p-NPMI>N-p-OHPMI>N-p-TMI。綜合三種St/N-p-RPMI乳液及共聚物性能,N-p-TMI作耐熱改性劑改性效果最好。 第三、采用種子滴加乳液聚合法制備三種St/N-TMI二元共聚物乳液,所得三種St/N-TMI二元共聚物乳液的固含量均為35-40％,乳液產(chǎn)率大于85％。乳液產(chǎn)率、粒徑及表觀粘度均可控。其

7、中nst/nN-m-TMI(mol/mol)最大,可達(dá)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為平滑,Ra僅為2.00nm；1H-NMR分析結(jié)果表明:St/N-TMI共聚中有鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)發(fā)生,其中N-p-TMI發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移形成N-p-TMI端基的傾向最??；當(dāng)nst/nN-m-TMI(mol/mol)不超過87/13時(shí),N-m-TMI的加入對(duì)共聚物Tg提高明顯,相同共聚比下N-p-TM