偏氯乙烯聚合物合成及炭化制備多孔炭.pdf

1、高偏氯乙烯(VDC)含量聚合物具有優(yōu)異的阻隔性能，被廣泛用于食品、藥品和軍用器械的包裝材料。此外，以VDC聚合物為碳源，通過(guò)高溫分解制備多孔炭材料已成為VDC聚合物的新用途。水相懸浮聚合是合成VDC聚合物的主要方法，本文針對(duì)共聚單體對(duì)VDC懸浮聚合成粒機(jī)理、樹脂顆粒特性和炭化物結(jié)構(gòu)影響研究少的現(xiàn)狀，在合成不同共聚組成VDC樹脂基礎(chǔ)上，開展VDC樹脂顆粒形態(tài)、結(jié)晶熔融特性、熱失重行為及VDC樹脂炭化物結(jié)構(gòu)的研究，為VDC懸浮共聚樹脂和VD

2、C樹脂基多孔炭的制備和應(yīng)用提供基礎(chǔ)。
　　 通過(guò)懸浮聚合制備了不同共聚組成的偏氯乙烯.丙烯酸甲酯(VD-MA)和偏氯乙烯一丙烯腈(VDC—AN)兩大系列樹脂，研究了共聚單體含量對(duì)樹脂分子結(jié)構(gòu)和顆粒結(jié)構(gòu)的影響。發(fā)現(xiàn)隨著MA共聚單體含量(3～15wt％)增加，VDC－MA共聚物平均分子量減??；VDC—AN共聚物中AN質(zhì)量分率小于投料單體中AN質(zhì)量分率，隨著AN含量(4.10～18.17wt％)增加，VDC共聚物平均分子量增加。采用掃

3、描電鏡觀察VDC樹脂顆粒外部和內(nèi)部形態(tài)，發(fā)現(xiàn)懸浮聚合得到的VDC均聚樹脂、VDC—MA和VDC.AN共聚樹脂顆粒均具有較為規(guī)整的顆粒外形，VDC均聚樹脂和共聚單體含量低的VDC樹脂的顆粒表面較粗糙，而共聚單體含量高的VDC樹脂的顆粒表面較為光滑；共聚單體含量對(duì)VDC樹脂內(nèi)部形態(tài)有很大影響，隨著MA或AN共聚單體含量增加，顆粒內(nèi)部初級(jí)粒子聚集程度增加，孔隙減少。采用壓汞法測(cè)定VDC樹脂的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)MA或AN含量小于10wt％的VD

4、C樹脂，顆粒內(nèi)部存在孔徑為0.1～2μm的初級(jí)粒子或其聚集體之間的孔隙，當(dāng)MA或AN共聚單體含量等于大于10％時(shí)，顆粒內(nèi)部孔隙明顯減少或成為無(wú)孔隙的密實(shí)粒子。不同VDC樹脂的差示掃描量熱分析表明，隨著MA和AN共聚單體含量增加，VDC樹脂的結(jié)晶熔融峰逐漸由雙峰向單峰變化，結(jié)晶熔融焓(結(jié)晶度)和熔融溫度降低；MA含量為15wt％和AN含量為12.34.wt％、18.17wt％的VDC樹脂不出現(xiàn)結(jié)晶熔融峰，樹脂基本為非晶型。對(duì)于半結(jié)晶性VD

5、C樹脂，共聚單體種類和含量對(duì)微晶尺寸影響不大。由VDC聚合物結(jié)晶性隨共聚單體含量的變化，及由此產(chǎn)生的單體在VDC聚合物中溶脹(溶解)性的差異，可以解釋VDC樹脂顆粒形態(tài)的變化規(guī)律。
　　 VDC樹脂的熱失重分析表明，VDC-MA共聚物的熱分解起始溫度和最大熱分解速率溫度大于VDC均聚物，低MA含量的VDC共聚物的成炭率高于VDC均聚物；VDC－AN共聚物的熱分解起始溫度和最大熱分解速率溫度低于VDC均聚物，但成炭率隨AN含量增加