懸浮聚合法合成聚丙烯腈共聚物.pdf

1、聚丙烯腈碳纖維原絲被認為是當今制造碳纖維的最重要、最有發(fā)展前途的原絲。其優(yōu)點是高度的分子取向，較高的熔點及比較高的碳纖維產(chǎn)率。本文采用混合溶劑介質(zhì)制備了適合于紡制高強度碳纖維原絲的高分子量聚丙烯腈共聚物。
　　 課題主要采用正庚烷和水兩種反應(yīng)介質(zhì)，以偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑，研究了丙烯腈（AN）與衣康酸（IA）、丙烯酸甲酯（MA）為共聚單體的自由基懸浮聚合反應(yīng)，合成了粘均分子量為2.5×104～1.2×105的聚合物。通

2、過單因素實驗研究了聚合反應(yīng)條件，如單體配比、正庚烷與水質(zhì)量比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、引發(fā)劑用量、單體濃度和分散劑用量等因素對聚合反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和粘均分子量的影響。分別用稱重法和烏氏粘度計測定了反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的粘均分子質(zhì)量。研究表明單體濃度增加，轉(zhuǎn)化率先增加后減小，分子量則呈現(xiàn)增加趨勢；單體配比和分散劑用量增大，轉(zhuǎn)化率和粘均分子量都是先增加后減少；引發(fā)劑用量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間的增加，單體的轉(zhuǎn)化率升高，而粘均分子量降低；油水質(zhì)量比增大，轉(zhuǎn)

3、化率和粘均分子相繼減小。
　　 通過正交實驗分析可知，引發(fā)劑濃度對聚丙烯腈轉(zhuǎn)化率的影響最為顯著，其次是反應(yīng)溫度的影響，再其次是單體濃度、影響相對較小的是油水質(zhì)量比。反應(yīng)溫度對粘均分子量的影響最為顯著，這與反應(yīng)體系中采用油溶性AIBN引發(fā)劑有關(guān)，與采用水溶性的氧化還原體系引發(fā)劑的常規(guī)分子量聚丙烯腈的水相沉淀聚合相比，聚合反應(yīng)受溫度的影響更大，因此選擇合適的聚合溫度極為重要，其次是引發(fā)劑濃度，再其次是油水質(zhì)量比，影響相對較小的是單體

4、濃度。最佳工藝如下：即引發(fā)劑濃度為0.1％，反應(yīng)溫度為55℃，油水比為3：7，單體濃度是26％。
　　 通過FTIR對產(chǎn)品進行了表征，結(jié)果說明，本產(chǎn)品是AN、MA、IA三元共聚物。通過SEM研究了聚合物的形態(tài)，隨著油水比的增大，沉淀析出的聚合物顆粒的溶脹性有所提高，顆粒結(jié)構(gòu)比較疏松，由不規(guī)則的細粒狀變?yōu)樗绍浀膲K狀。通過XRD對產(chǎn)品進行了表征，說明聚丙烯腈在16.7°（2θ）附近處的衍射峰最強，在這兩個衍射峰之間還存在著一個較寬的