氯乙烯-醋酸乙烯共聚樹(shù)脂的合成與表征
氯乙烯-醋酸乙烯共聚樹(shù)脂的合成與表征主要包括以下內(nèi)容:
一、合成方法
自由基懸浮聚合法:這是工業(yè)上常用的方法。一般將氯乙烯(VC)、醋酸乙烯(VAc)單體、引發(fā)劑、分散劑等加入到反應(yīng)釜中,在一定的溫度和攪拌速度下進(jìn)行聚合反應(yīng)。引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基,引發(fā)單體聚合,分散劑則使單體液滴均勻分散在水相中,防止聚合物粒子粘連,例如,以過(guò)氧化二碳酸二異丙酯(IPP)為引發(fā)劑,聚乙烯醇(PVA)為分散劑,在50-60℃下反應(yīng),可得到氯乙烯-醋酸乙烯共聚樹(shù)脂,反應(yīng)過(guò)程中,需要嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度、攪拌速度、單體配比等參數(shù),以獲得性能穩(wěn)定的產(chǎn)品。
乳液聚合法:該方法是將單體、乳化劑、引發(fā)劑等溶解在水中形成乳液體系進(jìn)行聚合。乳液聚合法具有反應(yīng)速度快、產(chǎn)物分子量高、反應(yīng)溫度低等優(yōu)點(diǎn)。常用的乳化劑有十二烷基硫酸鈉(SDS)等,引發(fā)劑有過(guò)硫酸鉀(KPS)等。在乳液聚合中,單體在乳化劑形成的膠束中進(jìn)行聚合,形成的聚合物粒子粒徑較小,一般在幾十到幾百納米之間。通過(guò)調(diào)節(jié)乳化劑和引發(fā)劑的用量、單體配比等,可以控制聚合物的分子量和性能。
二、表征手段
1. 結(jié)構(gòu)表征
紅外光譜(FT - IR):通過(guò)分析樣品對(duì)不同波長(zhǎng)紅外光的吸收情況,確定分子中的官能團(tuán)。氯乙烯 - 醋酸乙烯共聚樹(shù)脂在紅外光譜中,會(huì)出現(xiàn)氯乙烯的C-Cl鍵伸縮振動(dòng)吸收峰(約600-700cm⁻¹),以及醋酸乙烯酯的酯基(C = O)伸縮振動(dòng)吸收峰(約1730 cm⁻¹)和C-O伸縮振動(dòng)吸收峰(約1240cm⁻¹)等特征峰,從而可以確認(rèn)共聚樹(shù)脂中兩種單體單元的存在。
核磁共振(NMR):利用原子核在磁場(chǎng)中的共振現(xiàn)象,分析分子的結(jié)構(gòu)和組成,例如,通過(guò)¹H-NMR 可以確定氯乙烯和醋酸乙烯單元在共聚樹(shù)脂中的比例,以及它們的連接方式。不同化學(xué)環(huán)境下的氫原子在核磁共振譜中會(huì)出現(xiàn)在不同的位置,通過(guò)積分面積可以計(jì)算出不同單元的相對(duì)含量。
2. 性能表征
分子量及分子量分布:采用凝膠滲透色譜(GPC)測(cè)定。GPC是基于分子尺寸大小進(jìn)行分離的一種色譜技術(shù),通過(guò)與已知分子量的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行對(duì)比,可以得到共聚樹(shù)脂的數(shù)均分子量(Mn)、重均分子量(Mw)和分子量分布指數(shù)(PDI,Mw / Mn)。分子量及其分布對(duì)樹(shù)脂的加工性能和物理性能有重要影響,一般來(lái)說(shuō),分子量較高的樹(shù)脂具有較好的力學(xué)性能,但加工難度也較大;分子量分布較窄的樹(shù)脂,其性能更為均勻。
熱性能:通過(guò)差示掃描量熱法(DSC)和熱重分析(TGA)來(lái)研究。DSC可以測(cè)量樹(shù)脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg),Tg是聚合物從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)的溫度,它反映了聚合物分子鏈的運(yùn)動(dòng)能力。TGA則用于分析樹(shù)脂在加熱過(guò)程中的重量變化,從而確定其熱穩(wěn)定性和分解溫度。氯乙烯 - 醋酸乙烯共聚樹(shù)脂的熱性能與其組成和結(jié)構(gòu)密切相關(guān),隨著醋酸乙烯含量的增加,Tg通常會(huì)降低,熱穩(wěn)定性可能會(huì)有所下降。
力學(xué)性能:通過(guò)拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)等方法測(cè)定樹(shù)脂的力學(xué)性能,如拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲強(qiáng)度等,這些性能指標(biāo)對(duì)于評(píng)估樹(shù)脂在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性和耐久性非常重要。一般來(lái)說(shuō),氯乙烯-醋酸乙烯共聚樹(shù)脂的力學(xué)性能介于聚氯乙烯和聚醋酸乙烯之間,通過(guò)調(diào)整單體配比,可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)其力學(xué)性能,以滿(mǎn)足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。
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