含相变材料微胶囊的丙烯腈/第二单体共聚物的制备、结构与性能研究

论文摘要

本论文采用水相沉淀聚合法合成了系列丙烯腈基共聚物,采用多种分析测试手段研究了不同第二单体、不同含量相变材料微胶囊以及不同的亲水性物质与添加剂对丙烯腈基共聚物的结构和性能的影响,旨在探索制备非增塑可熔融丙烯腈基共聚物的制备方法,为研制聚丙烯腈基储热调温纤维开发出一条新路径。研究结果表明:(1)三种共聚物的组成比与投料比接近,且分解温度均较聚丙烯腈有所提高,其变化规律分别为:丙烯腈/丙烯酸甲酯(AN/MA)共聚物的分解温度逐渐升高;丙烯腈/醋酸乙烯酯(AN/VAc)共聚物的分解温度先升高后降低;丙烯腈/丙烯酰胺(AN/AM)共聚物的分解温度先降低后升高。其热稳定性依次为:AN/MA＞AN/VAc＞AN/AM。随着第二单体含量的增加,AN/MA共聚物的熔点下降最快,AN/AM共聚物的熔点下降最慢。(2)采用水相沉淀聚合法合成的AN/MA(85/1,摩尔比)和AN/MA(90/10)的共聚物的分子量分别为12,748和32,419,符合熔融纺丝的要求。(3)当第二单体的含量为15 mol%时,AN/MA的熔点可下降至174.4℃,较其它两种共聚物的熔点低,而其分解温度高达320.9℃,较其它两种共聚物的分解温度高。(4)随相变材料微胶囊含量的增加,三种共聚物的分解温度逐渐升高,而结晶度与熔点均呈降低趋势。(5)随着体系中亲水性物质含量的增加,含有碳酸乙烯酯的共聚物的分解温度先升高后降低,而熔融温度和结晶度则逐渐降低;含有聚乙二醇的共聚物的分解温度先降低后升高,而熔点与结晶度则是先升高后降低。(6)马来酸单十二醇酯可提高共聚物稳定性,同时降低共聚物的熔点和玻璃化转变温度。添加了1～3 wt%马来酸单十二醇酯的AN/MA(85/15)共混物在220℃下可以稳定30min。(7)AN/MA(85/15)共混物的结晶温度随着马来酸双十八醇酯或硼酸含量的增加而降低;当热稳定剂马来酸双十八醇酯或硼酸的添加量为1 wt%时,共混物在220℃下的稳定性较好。(8)对添加热稳定剂的AN/MA共混物进行熔融加工,温度应控制在230℃以下。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 国外聚丙烯腈纤维的研究进展
• 1.2 我国聚丙烯腈纤维的研究进展
• 1.3 国内外差别化腈纶纤维的发展现状
• 1.4 储热调温纺织品的研究
• 1.4.1 相变材料的特性
• 1.4.2 储热调温纺织品的保温机理
• 1.4.3 储热调温纺织品的研究状况
• 1.4.4 储热调温纤维的制备方法
• 1.5 熔纺丙烯腈基共聚物的研究现状
• 1.6 本论文的内容和意义
• 1.7 本论文拟采用的试验原料与实验过程
• 1.7.1 实验原料结构式:
• 1.7.2 主要的聚合反应方程式
• 1.7.3 实验基本流程
• 1.7.4 拟解决的关键性问题
• 第二章 丙烯腈基共聚物的结构和性能研究
• 2.1 前言
• 2.2 丙烯腈基共聚物的合成
• 2.2.1 原料
• 2.2.2 丙烯腈基共聚物的水相沉淀聚合实验
• 2.3 聚合物的结构与性能测试
• 2.3.1 红外分析（FTIR）
• 1H NMR）'>2.3.2 核磁分析（¹H NMR）
• 2.3.3 差示扫描量热分析（DSC）
• 2.3.4 热重分析（DTG）
• 2.3.5 X—射线衍射分析（XRD）
• 2.3.6 元素分析
• 2.3.7 凝胶渗透色谱分析（GPC）
• 2.3.8 粘度测试
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 丙烯腈/丙烯酸甲酯（AN/MA）共聚物的结构与性能分析
• 2.4.2 丙烯腈/醋酸乙烯酯（AN/VAc）共聚物的结构与性能研究
• 2.4.3 丙烯腈/丙烯酰胺（AN/AM）共聚物的结构与性能研究
• 2.4.4 不同共聚单体对丙烯腈共聚物的熔融及分解性能的影响
• 2.5 小结
• 第三章 含有MicroPCMs的丙烯腈基共聚物的结构与性能分析
• 3.1 前言
• 3.2 含MicroPCMs的丙烯腈基共混物的合成
• 3.2.1 原料
• 3.2.2 共混物的制备
• 3.3 共混物的性能测试
• 3.3.1 红外分析（FTIR）
• 3.3.2 扫描电子显微镜（SEM）
• 3.3.3 差示扫描量热分析（DSC）
• 3.3.4 热重分析（TG）
• 3.3.5 X-射线衍射分析（XRD）
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 MicroPCMs的结构和性能研究
• 3.4.2 含有MicroPCMs的丙烯腈/丙烯酸甲酯共混物
• 3.4.3 含有MicroPCMs的丙烯腈/醋酸乙烯酯共混物
• 3.4.4 含有MicroPCMs的丙烯腈/丙烯酰胺共混物
• 3.5 小结
• 第四章 添加亲水性物质的丙烯腈基共聚物的结构与性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 聚合物的合成
• 4.2.1 试验原料
• 4.2.2 聚合试验
• 4.3 共聚物的性能测试
• 4.3.1 红外分析（FTIR）
• 4.3.2 差示扫描量热分析（DSC）
• 4.3.3 热重分析（DTG）
• 4.3.4 X—射线衍射分析（XRD）
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 添加碳酸乙烯酯的AN/MA共聚物
• 4.4.2 添加聚乙二醇的AN/MA共聚物
• 4.5 小结
• 第五章 添加剂对丙烯腈基共聚物热稳定性的影响
• 5.1 前言
• 5.2 试验部分
• 5.2.1 试验原料
• 5.2.2 LAM的合成
• 5.2.3 DOM的合成
• 5.2.4 试验过程
• 5.3 共混物的性能测试
• 5.3.1 红外分析（FTIR）
• 5.3.2 差示扫描量热分析（DSC）
• 5.3.3 热重分析（DTG）
• 5.3.4 热台显微镜分析
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 添加LAM的AN/MA（85/15）共混物
• 5.4.2 添加DOM的AN/MA（85/15）共聚物
• 5.4.3 添加硼酸的AN/MA（85/15）共聚物
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 6.1 实验结论
• 6.2 未来研究重点
• 参考文献
• 攻读博士期间发表论文和参加科研情况
• 致谢