聚合物纳米共混物的制备、相形态控制及结晶行为的研究

论文摘要

纳米材料具备许多特殊的优异性能,是目前研究的热点之一。在高分子领域目前报道较多的是对以无机物为分散颗粒、聚合物为基体的纳米复合材料的研究,而对分散相和基体均为聚合物的纳米共混物的研究还较少。由Hu等人提出原位聚合与原位增容同步实施,首次制备了聚合物纳米共混物。另外,最近Leibler等人提出的利用嵌段共聚物的自组装行为,并以它为主要组成与均聚物共混,为制备纳米共混物开辟了一条新的途径。纳米共混物不仅在材料的力学性能,而且在受限条件下的结晶行为均为高分子科学提出了:崭新的研究课题。 本论文用原位聚合/原位增容方法制备PPO/PA6类纳米共混物,同时利用嵌段共聚物自组装行为制备PPO/PS-b-PEO纳米共混物。在此基础上,对聚合物纳米共混物的形成机理及受限条件下的结晶行为作了深入的探讨。所取得的主要结果如下: 一、合成了丙烯酸对甲氧基苯酯（MPAA）改性的聚苯醚（PPO）（PPO-g-MPAA）,用IR、NMR等手段对结构作了表征,并以此为大分子活化剂,通过原位聚合/原位增容的共混技术制备了PPO/PA6纳米共混物。讨论了聚合体系的组成与共混物相形态结构之间的联系,发现原位生成的接枝共聚物数量对共混物相形态结构有重要的影响。另外利用在溶液中进行原位聚合与原位增容,还得到了共混体系越均匀,共混物的分散相结构越均匀、粒子尺寸越小的结论。DSC研究发现,随着生成的接枝共聚物量的增多,熔融温度降低;而且由于体积受限,结晶温度也移向低温。 二、用本体共聚的方法制备了PS-MMA大分子活化剂,并用DSC研究了其与PPO的相容性。然后采用原位聚合/原位增容的共混方法制备PPO/PS/PA6纳米共混物。SEM和TEM观察表明,形成了PA6纳米分散的PPO/PS/PA6三元体系共混物;用DSC研究了共混物的熔融结晶行为,发现由于体积受限,导致了熔点降低,熔程变长。 三、对原位共混体系的动力学影响因素进行了探讨,发现温度、催化剂含量、小分子活化剂含量以及大分子活化剂活性点数目对CL的聚合反应速率是有利于

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 聚合物的共混与增容
• 1.2.1 原位增容技术（反应性增容）
• 1.2.2 反应性增容机理
• 1.3 原位聚合技术
• 1.3.1 原位聚合技术在分子复合材料制备中的应用
• 1.3.2 原位聚合技术在互穿网络共混物中的应用
• 1.3.3 原位聚合技术在纳米复合材料制备中的应用
• 1.3.4 原位聚合技术在其它共混物制备方面的应用
• 1.4 影响聚合物共混物形态结构的因素
• 1.4.1 聚合物共混物形态结构的热力学控制方法
• 1.4.2 聚合物共混物形态结构的动力学控制方法
• 1.4.3 熔融共混过程中流动参数对共混物相形态结构的影响
• 1.5 原位聚合／原位增容方法在共混物制备中的应用
• 1.5.1 原位增容／原位聚合过程
• 1.5.2 原位聚合／原位增容过程共混物的形态结构发展
• 1.6 嵌段共聚物自组装构造纳米结构共混物
• 1.7 多相高分子体系中结晶聚合物在受限条件下的结晶行为
• 1.7.1 嵌段共聚物及与均聚物共混物的受限结晶
• 1.7.2 不相容聚合物共混物分散相的受限结晶
• 1.8 本论文的研究意义和主要内容
• 参考文献
• 第二章 PPO／PA6纳米共混物的制备及形态结构研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料和试剂
• 2.2.2 大分子活化剂PPO-g-MPAA的合成
• 2.2.3 PPO／PA6共混物的制备
• 2.2.4 表征
• 2.2.4.1 元素分析
• 2.2.4.2 傅立叶变换红外光谱测定（FTIR）
• 1H、¹³C核磁共振分析（NMR）'>2.2.4.3¹H、¹³C核磁共振分析（NMR）
• 2.2.4.4 扫描电子显微镜相形态观察（SEM）
• 2.2.4.5 透射电子显微镜相形态观察（TEM）
• 2.2.4.6 差示扫描量热分析（DSC）
• 2.2.4.7 PA6分子量的测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 溶液接枝法制备PPO-g-MPAA大分子活化剂及结构表征
• 2.3.2 PPO-g-MPAA大分子活化剂接枝率的测定
• 2.3.3 溶液接枝法对MPAA接枝率的影响因素
• 2.3.3.1 反应时间对接枝率的影响
• 2.3.3.2 MPAA浓度对接枝率的影响
• 2.3.4 CL在共混体系中的原位聚合与原位增容反应
• 2.3.5 共混物的相形态结构研究
• 2.3.5.1 显微观察共混物的相形态结构
• 2.3.5.2 共混物相形态的影响因素及共混机理探讨
• 2.3.6 共混物的熔融和结晶行为
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 PPO／PS／PA6纳米共混物的制备与形态结构研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要原料与试剂
• 3.2.2 制备及表征
• 3.2.2.1 大分子活化剂PS-MMA的合成
• 3.2.2.2 PPO／PS／PA6共混物的制备
• 3.2.2.3 SEM相形态观察
• 3.2.2.4 TEM相形态观察
• 3.2.2.5 NMR分析
• 3.2.2.6 FTIR测定
• 3.2.2.7 DSC测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 本体共聚法制备大分子活化剂PS-MMA
• 3.3.2 PS-MMA与PPO相容性研究
• 3.3.3 CL在PS-MMA中的原位聚合与原位增容
• 3.3.4 共混物的相形态结构
• 3.3.5 共混物的熔融和结晶行为
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 原位聚合／原位增容法制备PPO／PA6共混物的动力学研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要原料与试剂
• 4.2.2 CL的聚合动力学
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 CL／NaH／BDI／PPO体系中CL聚合动力学的影响因素
• 4.3.1.1 温度的影响
• 4.3.1.2 PPO含量的影响
• 4.3.1.3 小分子活化剂（BDI）用量对CL聚合动力学的影响
• 4.3.1.4 催化剂NaH对CL聚合动力学的影响
• 4.3.2 CL／NaH／BDI／PPO-g-MMA体系中CL聚合动力学的影响因素
• 4.3.2.1 大分子活化剂（PPO-g-MPAA）对CL聚合动力学的影响
• 4.3.2.2 大分子活化剂（PPO-g-MPAA）对PA6分子量的影响
• 4.3.2.3 原位聚合反应与原位增容反应的竞争
• 4.3.3 CL／NaH／BDI／PPO-g-MMA体系相形态结构的演化
• 4.3.4 原位聚合／原位增容共混体系机理的探讨
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 受限条件下PA6结晶动力学的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 原料与制备
• 5.2.2 分析测试
• 5.2.2.1 DSC分析
• 5.2.2.2 广角X射线衍射分析（WAXD）
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 平衡熔点
• 5.3.2 等温结晶动力学研究
• 5.3.3 非等温结晶动力学研究
• 5.3.4 广角X射线衍射分析
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 微相分离构造PS-b-PEO／PPO纳米共混物及相形态研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 原料和试剂
• 6.2.2 表征
• 6.2.2.1 FTIR测定
• 1H、¹³CNMR分析'>6.2.2.2¹H、¹³CNMR分析
• 6.2.2.3 原子力显微镜相形态观察（AFM）
• 6.2.2.4 SEM相形态观察
• 6.2.2.5 TEM相形态观察
• 6.2.3 大分子引发剂MPEG-Br的合成
• 6.2.4 PS-b-PEO两嵌段共聚物的制备
• 6.2.5 PS-b-PEO／PPO共混物的制备
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 大分子引发剂（MPEO-Br）的合成与表征
• 6.3.2 PS-b-PEO两嵌段共聚物的制各与表征
• 6.3.3 PS-b-PEO嵌段共聚物及其与PPO共混物的相形态研究
• 6.3.3.1 PS-b-PEO两嵌段共聚物的相形态结构
• 6.3.3.2 PS-b-PEO／PPO共混物的相形态结构
• 6.4 本章小结
• 参考文献
• 第七章 PS-b-PEO／PPO纳米共混物结晶行为
• 7.1 引言
• 7.2 实验部分
• 7.2.1 原料与制备
• 7.2.2 DSC分析
• 7.2.3 热台偏光显微镜分析（POM）
• 7.2.4 WAXD分析
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 热力学参数的测定
• 7.3.2 DSC研究PEO结晶行为
• 7.3.2.1 PEO微区的等温结晶动力学研究
• 7.3.2.2 PEO球晶径向生长速率
• 7.3.3.3 PEO微区的非等温结晶动力学
• 7.4 本章小结
• 参考文献
• 全文总结
• 攻读博士学位期间发表及待发表论文
• 致谢