增容劑的結(jié)構(gòu)對PMMA-PS共混形態(tài)的影響.pdf

1、本文合成了一系列苯乙烯.甲基丙烯酸甲酯無規(guī)共聚物、聚苯乙烯.聚甲基丙烯酸甲酯兩嵌段共聚物(A-B嵌段聚合物)、聚苯乙烯-聚(苯乙烯.甲基丙烯酸甲酯無規(guī)共聚物)復(fù)合嵌段聚合物(A.C嵌段聚合物),用它們作為增容劑對PS/PMMA共混體系進行增容,初步考察了增容劑結(jié)構(gòu)對相形態(tài)的影響. 根據(jù)文獻合成了苯甲酸2.腈基異丙基二硫代酯(2-Cyanoprop-2.vlDithiobenzoate, CPDB)和1-苯乙基二硫代苯乙酸酯(1-

2、PhenylethylPhenyldithioacetate,PEPDTA)兩種RAFT試劑.將PEPDTA用于合成無規(guī)共聚物和復(fù)合嵌段聚合物,選擇CPDB用于合成純嵌段聚合物. 復(fù)合嵌段聚合物PS-b-P(St-r-MMA)通過RAFT活性自由基聚合兩步法得到.首先合成無規(guī)段P(St-r-MMA),當(dāng)?shù)谝徊椒磻?yīng)完成了以后,以緩慢的滴加速度加入St,通過此方法合成得到了復(fù)合嵌段聚合物.為了得到純嵌段聚合物PS-b-PMMA,先進

3、行了MMA均聚,在均聚完成了以后,用甲醇把MMA均聚物沉淀出來作為大分子RAFT試劑溶解到St中,再引發(fā)聚合,得到純嵌段聚合物. 將PS/PMMA/共聚物在180℃下熔融共混,觀察其相形態(tài).發(fā)現(xiàn): 在PS/PMMA=3/7的體系中,與空白實驗相比,復(fù)合嵌段聚合物,無規(guī)共聚物,都可以減小分散相的尺寸或者改變分散相的形態(tài),在退火(200℃,70 min)過后,尺寸也比空白樣品退火后小.復(fù)合嵌段聚合物和無規(guī)共聚物都有增容作用.

4、但當(dāng)復(fù)合嵌段用量為20wt﹪時,復(fù)合嵌段聚合物表現(xiàn)出獨特的性能:復(fù)合體系,的體系相形態(tài)發(fā)生了極大地改變,得到的是納米層狀結(jié)構(gòu),退火后形成一種雙連續(xù)相的結(jié)構(gòu).可見,該聚合物的增容效果隨著加入的量地增多,增容效果不斷改善.而在同樣的體系中加入了同摩爾數(shù)的無規(guī)聚合物(8wt﹪),分散相形態(tài)以細長條形為主,無規(guī)共聚物的加入極大地降低了分散相的表面能,所以分散相不容易成為球形,但其降低幅度不如嵌段聚合物,因此其沒能形成層狀結(jié)構(gòu).該體系聚并速率很快

5、,分散相粒子尺寸在退火后長得很大,比對應(yīng)的空白樣品還要大.退火后,觀察到無規(guī)共聚物可以在分散相外形成一個包裹層. 在:PS/PMMA=7/3的體系中,在用量較少時(3wt﹪),無規(guī)聚合物,A-C復(fù)合嵌段聚合物,A-B嵌段聚合物對初始分散相的尺寸影響不大,但退火后則都比空白實驗小.當(dāng)加入20﹪的A-C復(fù)合嵌段聚合物,發(fā)現(xiàn)分散相的尺寸變得非常小,絕大多數(shù)的粒子的尺寸都小于100nm,并且整個體系中粒徑分布很均勻,沒有特別大的粒子,退

6、火后的尺寸為亞微米,也比空白實驗小得多. 研究結(jié)果表明:由于A-C復(fù)合嵌段聚合物可以快速地擴散到新生界面,降低界面張力,因此當(dāng)提高增容劑的用量后,可以大幅度地降低分散相的大小.與傳統(tǒng)的A-B嵌段聚合物和無規(guī)共聚合物相比,表現(xiàn)出獨特的增容特性. 我們還通過溶液共混的方式,研究了相相容劑對薄膜中的共混形態(tài)的影響.發(fā)現(xiàn):系列的A-C嵌段聚合物增容PS/PMMA=3/7的體系在沒有退火前形成雙連續(xù)結(jié)構(gòu),不同于無規(guī)共聚物的海島結(jié)構(gòu)

7、.在退火后,無規(guī)共聚物增容的聚合物體系發(fā)生聚并,A-C嵌段則沒有觀察到這個現(xiàn)象.A-C型增容劑的含量對形態(tài)會有影響,當(dāng)含量大于10﹪以后,退火后和退火前形態(tài)沒有大的變化,均形成雙連續(xù)相的穩(wěn)定結(jié)構(gòu). 本論文主要創(chuàng)新點: 提出將一段為均聚物,一段為無規(guī)共聚物的A-C復(fù)合嵌段聚合物作為相相容劑的設(shè)想,并通過RAFT聚合合成了A-C復(fù)合嵌段聚合物.發(fā)現(xiàn)這類增容劑與傳統(tǒng)的A-B型嵌段聚合物、無規(guī)共聚物相比較,有獨特的增容特性:該類

8、嵌段聚合物的增容效果會隨著用量的增多而不斷改善,并由此大幅度降低分散相的特征尺寸. 在薄膜共混體系中,我們發(fā)現(xiàn):加入A-C復(fù)合嵌段聚合物量時,最開始形成雙連續(xù)相,退火后不發(fā)生聚并,分散相的尺寸反而減小.當(dāng)加入的A-C嵌段聚合物增容劑量多了以后,發(fā)現(xiàn)形成的雙連續(xù)相很穩(wěn)定,并且在退火過程中形態(tài)保持不變.而無規(guī)共聚物作為增容劑開始形成海島結(jié)構(gòu),退火聚并.報道顯示,嵌段聚合物作為增容劑在退火過程中也會發(fā)生聚并. 本文的研究為制備