異氰酸根功能化聚苯乙烯制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、官能團(tuán)功能化高分子是指在高分子主鏈和側(cè)枝上引入帶有反應(yīng)性的功能基團(tuán)，并具有可逆或不可逆的物理功能或化學(xué)活性的一類(lèi)高分子。功能化高分子可以使高分子材料的性能大幅度提高，或者被賦予新的功能。目前為止，高分子材料的功能化是實(shí)現(xiàn)高性能材料的重要途徑。
　　聚苯乙烯作為一種常見(jiàn)的通用塑料，其脆性，耐熱性差等缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用。為克服聚苯乙烯的局限性，可以對(duì)聚苯乙烯進(jìn)行官能團(tuán)改性研究，利用該官能團(tuán)的高反應(yīng)活性，制備與無(wú)機(jī)納米粒子的復(fù)合材料，或

2、者官能團(tuán)的后期活性反應(yīng)。
　　苯乙烯和含有異氰酸根官能團(tuán)(-NCO)的極性單體3-異丙烯基-α，α'-二甲基芐基-異氰酸酯(TMI)在高壓反應(yīng)釜中通過(guò)溶液自由基聚合反應(yīng)制備苯乙烯和TMI的共聚物P(St-co-TMI)，對(duì)聚苯乙烯進(jìn)行原位官能團(tuán)功能改性。傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)和核磁共振波譜(1H-NMR)研究結(jié)果表明，異氰酸根基團(tuán)成功地引入到PS主鏈上，同時(shí)TMI的共聚組成隨著TMI的含量的增加而增加。
　　考慮到

3、異氰酸根的高反應(yīng)活性，制備了功能化的聚苯乙烯P(St-co-TMI)與無(wú)機(jī)二氧化硅的復(fù)合材料。首先P(St-co-TMI)在硅烷偶聯(lián)劑3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的存在下制備雜化前驅(qū)體，隨后加入正硅酸乙酯(TEOS)原位溶膠-凝膠法制備化學(xué)鍵結(jié)合的P(St-co-TMI)/SiO2復(fù)合材料。研究結(jié)果表明，異氰酸根已完全反應(yīng)，無(wú)機(jī)SiO2粒子在偶聯(lián)劑存在下更好地分布在聚苯乙烯基質(zhì)中。同時(shí)，所得的復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg和熱穩(wěn)定

4、性能隨著APTES含量的增加而提高，復(fù)合材料的黏彈性行為在強(qiáng)的共價(jià)鍵連接下表現(xiàn)更加明顯。
　　聚氨酯材料中異氰酸根的存在會(huì)降低其熱性能，異氰酸根的環(huán)三聚反應(yīng)可以提高其熱穩(wěn)定性。采用P(St-co-TMI)中異氰酸根的環(huán)三聚反應(yīng)來(lái)模擬聚氨酯的環(huán)三聚反應(yīng)來(lái)提高熱穩(wěn)定性。通過(guò)加入單異氰酸根TMI、對(duì)甲苯異氰酸酯(TI)和二異氰酸酯二苯基亞甲基二異氰酸酯(MDI)環(huán)三聚制備異氰脲酸酯高性能材料。研究結(jié)果表明，所得產(chǎn)物的異氰酸根變?nèi)跎踔料?/p>