聚合接枝改性蒙脫土填充苯乙烯丙烯腈共聚物-聚甲基丙烯酸甲酯共混體系相行為的研究.pdf

1、納米粒子已被廣泛應(yīng)用于調(diào)節(jié)高分子材料的性能，可得到具有顯著物理增強(qiáng)并具備不同功能的聚合物基納米復(fù)合材料，從而滿足先進(jìn)工業(yè)應(yīng)用中日益增長的需求。納米粒子的表面能大，易團(tuán)聚，故其在聚合物基體中的分散，尤其是在共混物基體中的分散和分布，會對材料力學(xué)性能的改善及其他功能的賦予產(chǎn)生顯著影響。對納米粒子進(jìn)行原位接枝改性，將有利于其在基體中的均勻分散，而其在共混物基體中的選擇性分布將更有助于復(fù)合材料性能的調(diào)控。因此，充分了解納米粒子在共混物基體中的分

2、散和分布對基體相行為的影響，可為高性能納米復(fù)合材料的設(shè)計和制備提供一定的理論基礎(chǔ)。
　　本文選用具有低臨界共溶溫度(LCST)的聚甲基丙烯酸甲酯/聚（苯乙烯-丙烯腈）共聚物（PMMA/SAN）共混物為基體，采用無皂乳液聚合在clay表面原位接枝PMMA分子鏈，考察具有不同接枝密度的改性粘土(Clay-g-PMMA)在PMMA/SAN共混物基體中的選擇性分布以及對基體相行為的影響。借助透射電子顯微鏡(TEM)、動態(tài)流變法、調(diào)制差示掃

3、描量熱儀(MDSC)和接觸角儀等來研究和分析不同接枝密度的改性Clay在基體中選擇性分布的原因，并采用小角激光光散射(SALLS)和動態(tài)流變方法研究不同選擇性分布的Clay對體系相行為的影響。研究表明:
　　通過調(diào)節(jié)引發(fā)劑用量，經(jīng)原位乳液聚合可以得到不同接枝密度的改性粘土Clay-K0.2（較低接枝密度）和Clay-K1.2（較高接枝密度）。這兩種粘土均能以部分插層和部分剝離結(jié)構(gòu)均勻分散于均相共混物基體中。隨著PMMA/SAN共混

4、物相分離的進(jìn)行，兩種粘土并未選擇性地遷移到PMMA富集相中，而發(fā)生了特殊的選擇性分布情況。Clay-K0.2首先遷移至SAN富集相中且長時間滯留，經(jīng)過長時間熱處理才最終遷移至兩相相界面處;而Clay-K1.2則從SAN富集相中迅速遷移至兩相相界面處且穩(wěn)定存在。而將接枝改性粘土分別分散于PMMA和SAN單組分基體中，發(fā)現(xiàn)改性粘土與SAN基體的相容性明顯優(yōu)于PMMA，呈現(xiàn)出更加均勻穩(wěn)定的分散。MDSC結(jié)果也表明兩種改性粘土和SAN基體可形成

5、類固定化層，而與PMMA基體間則不存在類固定化層。因此，共混物基體相分離后改性粘土首先更傾向于分布在SAN富集相，經(jīng)歷熱處理后才會在界面張力的作用下進(jìn)一步遷移到兩相相界面處。與Clay-K0.2相比，Clay-K1.2片層表面的PMMA包覆率較高，在基體中大多以剝離態(tài)結(jié)構(gòu)存在，隨著共混物基體的相分離，則更易于在界面張力的作用下從SAN富集相中迅速遷移至兩相相界面處。
　　Clay-K0.2和Clay-K1.2隨著基體的相分離發(fā)生不

6、同的選擇性分布，而兩者對PMMA/SAN共混物體系相分離的影響也不相同。流變和光散射的結(jié)果均表明，Clay-K1.2對基體相分離的阻礙作用比Clay-K0.2更加明顯?；w相分離初期即遷移并穩(wěn)定存在于兩相相界面處的Clay-K1.2嚴(yán)重堵塞兩組分的擴(kuò)散通路，并阻礙相分離后期相區(qū)的粗化，故在整個相分離過程中對阻礙體系相分離的作用尤為明顯。而Clay-K0.2隨著基體的相分離長期分布在SAN相，導(dǎo)致SAN富集相粘度的增大，其阻礙作用不如Cl