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本文基于己内酰胺(CL)阴离子开环聚合,以苯乙烯和CL为主要原料,原位制备PA6/PS合金,引入3-异丙烯基-a,a’-二甲基苄基-异氰酸酯(TMI)原位增容PA6/PS合金及制备PS-g-PA6。利用各种手段详细深入研究了原位PA6/PS合金和增容体系及接枝共聚物的微观相形态、热性能、结晶动力学、结晶形态等。得到以下主要结果:
(1)对原位PA6/PS合金的形貌研究发现,当PS含量很低(CL含量很高)时,体系发生相反转,由“PS分散相”转变为“PA6分散液滴相”,这是PS与PA6之间存在大的粘弹性差异、动力学不对称所致。
(2)CL/PS阴离子聚合诱导相分离的分相形貌具有PS分子量依赖性,PS分子量大,相反转发生时PS含量低。聚合温度和聚合速度也对分相形貌产生显著影响。
(3)相同组成的水解聚合或机械共混物没有出现上述相分离特征。
(4)基于具有“PA6分散相/PS基体”形貌特征的PA6/PS合金,首次制备了一系列粒径单分散的PA6微米球。PA6微球的粒径可在100μm内有效控制,分子量也同样可以在2-4万之间调节。
(5)利用原位聚合和增容技术,实现了PA6/PS合金的原位增容,增容体系中PA6分散相尺寸明显减小。增容体系界面粘结得到改善,力学性能普遍提高。PA6结晶明显受限,表现出逐级结晶的现象;结晶熔融峰和结晶完善程度明显降低,甚至在升温过程中出现冷结晶现象。
(6)利用大分子活化剂P(St-co-TMI)合成了纯接枝共聚物PS-g-PA6,接枝物表现出明显的微相分离。接枝物PS-g-PA6中刚性PS主链的存在阻碍和限制了侧链PA6的结晶。随共聚物中PA6侧链含量及分子量减小,PA6的晶型发生改变,由α晶型变为γ晶型,同时球晶完善程度变差,晶粒变小。
(7)Avrami方程能较好的描述尼龙6和PS-g-PA6的等温结晶过程。将Avrami方程和Ozawa方程结合起来能很好的对非等温结晶过程进行描述。相同结晶温度时,接枝物的结晶时间更长;相同降温速度时,接枝物的起始结晶温度和结晶峰值明显低于纯尼龙6,说明接枝物中尼龙6的结晶受到PS抑制。
(8)尼龙6和接枝共聚物的多重熔融峰具有不同来源:低温峰对应不完善晶体的熔融,高温峰对应于熔融重结晶生成晶体的熔点。接枝物中PS刚性主链阻碍了尼龙6分子链的运动,致使其难以结晶,同时晶体的完善程度降低。