结构可控相容剂制备及其对共混挤出相形态调控研究

本研究拟以聚丙烯（PP）和尼龙6（PA6）共混体系为研究对象，提出新的合成技术制备带有示踪基团、结构可控的接枝型相容剂，探索合成高效相容剂的强化途径，实现分步反应过程中相容剂的主链链长、接枝密度和接枝链长度精确可调，并且考察各参数对共混体系的相容特性影响规律。考察结构可控相容剂的流变特性，建立支链密度和链长与流变行为的规律性，为难于溶解接枝共聚物流变表征提供理论依据。将停留时间分布（RTD）引入分散相粒径分布（DSD）研究中去，建立局部相形态动态特征实验研究方法，重点考察同时加入挤出机的脉冲示踪相容剂在不同时间和空间对共混体系的相容效率影响，实现高分子共混材料相形态可控。该项研究对于提高相容效率、优化加工设备和工艺，丰富和发展通用高分子材料制备科学具有重要意义。

通用高分子材料的高性能化、功能化是高分子材料科学与工程领域的重要发展方向。经过三年的研究，完成了既定目标并拓展了部分研究内容，为以后的研究奠定了基础。本研究首先通过溶剂热法成功地将带有异氰酸酯官能团单体（TMI）引入到PP主链上，制备的PP-g-TMI功能材料可以作为相容剂，也可作为后继反应的预聚体。开拓性合成含有氨基保护官能团的单体TMITBC，并将其接枝到PP上，然后通过脱保护反应得到侧链上含有氨基官能团的PP-g-NH2改性聚合物。PP-g-NH2具有良好亲水性能并可作为高效相容剂。在己内酰胺钠催化剂作用下，在PP-g-TMI的异氰酸根基团上原位聚合生成支化PA6，制备的PP-g-PA6可有效改善PP/PA6共混物的相容性，提高其力学性能。以合成的预聚物为基础进行以下研究：1.将该PP-g-TMI与新合成PS-co-TMI分别与9-(甲氨基-甲基)蒽（MAMA）反应生成两种大分子示踪剂；全局停留时间分布（RTD），大小示踪剂均无影响；在低的混合强度下， PP示踪剂获得的RTD要窄于PS，示踪剂不同的熔融特性造成的RTD差异要大于相容性的影响；同时采用的数值模拟方法点对点分析微型锥形双螺杆挤出机（MCTSE）内高聚物熔体沿着轴向流动的分散、分布和轴向混合特征。2.将单体TMI/TMITBC与分别与苯乙烯共聚，制备了含异氰酸酯和氨基功能化聚苯乙烯；将合成的聚丙烯和聚苯乙烯相容剂用于PP/PS共混相容研究，相容剂可以明显提高PP/PS共混的相容性，使得共混材料的综合性能变优，共混材料的可加工性能变化不大。3.对不相容共混物在拉伸条件下的流变性能和相形态的演化进行研究，PP/乙烯-丁烯共聚物（PEB）共混物均呈现了拉伸硬化行为；PEB在低应变部分与线性包络线重合，高应变部分则偏离，而共混物则在整个应变范围内均偏离包络线。小Hencky应变速率会导致PEB相发生团聚，大Hencky应变速率则会有效降低分散相尺寸。本项目共发表SCI期刊论文7篇，发表EI论文1篇，发表会议论文3篇，完成预期任务。