苯乙烯-马来酸酐共聚物的合成设计

苯乙烯-马来酸酐共聚合成设计[文档副标题]材化1301.陈超苯乙烯-马来酸酐共聚合成设计1摘要苯乙烯和马来酸酐的共聚物(Styrene—maleicAnhydrideCopolymer)是一类具有优良耐热性、刚性和尺寸稳定性的重要共聚物。自20世纪40年代初出现首篇关于苯乙烯(st)-j顷丁烯二酸酐(俗称马来酸酐)(MAn)共聚物(SMA)的专利以来，SMA引起了科学家持续而广泛的关注和深入的研究。数十年来，SMA成为一种多用途的聚合物，结合共聚物的元素分析CNMR苯乙烯一马来酸酐共聚物是一种性能优良且价格低廉的新型功能高分子材料，其主链中含有的酸酐官能团能与羟基、氨基等活泼基团反应，从而形成一系列功能衍生物，因此被广泛应用于乳胶涂料、水处理剂、黏合剂的改性剂、农药的乳化剂、颜料的分散剂、纺织助剂、印刷油墨、复合材料、环氧树脂的固化剂等领域。得到了广泛关注。关键词:马来酸醉;苯乙烯;共聚苯乙烯-马来酸酐共聚合成设计2目录前言................................................................31文献综述..........................................................41.1SMA聚合物的发展经历............................................41.2SAM共聚物合成方法..............................错误!未定义书签。1.2.1根据单体结构讨论..........................................41.2.2根据引发体系讨论........................................51.3.各因素对SMA聚合的影响........................................................................................61.3.1.聚合温度与引发剂用量对收率的影响......................................................61.3.2.单体配比及聚合时间对收率的影响..........................71.3.3综合分析..................................................81.4苯乙烯-马来酸酐交替共聚物的特性..............................91.4.1.水溶性..................................................101.4.2单体配比及聚合时间对收率的影响..........................101.4.3．乳化分散性..............................................101.4.4.增稠性.........................................................................................................101.4.5絮凝性..................................................................................................................111.4.6其他性能.............................................................................................................111.5工业生产工艺流程图..................................................................................................112.实验部分..................................................................................................................................122.1.实验简介......................................................................................................................122.2.合成原理......................................................................................................................122.3．主要仪器和药品.........................................................................................................122.4．实验内容......................................................................................................................132.4.1.共聚物合成.........................................................................................................132.4.2.共聚物皂化.........................................................................................................132.5.注意事项......................................................................................................................133.结论...........................................................................................................................................14参考文献......................................................................................................................................15致谢...............................................................................................................................................16苯乙烯-马来酸酐共聚合成设计3前言苯乙烯（St)一马来酸酐(MAn)共聚物（SMA)虽是一种性能优良而价格低廉的新型高分子材料,但只是在最近二、三十年中人们才认识到它的重要性.由于SMA分子中含有极性很强、反应活性很高的酸配官能团,所以它被广泛应用在水处理剂、粘胶剂、乳胶涂料的改性剂、颜料的分散剂、地板抛光的乳化剂、农药的乳化剂、环氧树脂的固化剂等领域.SMA树脂还是大部分通用高分子结构材料的有效的改性剂,它能与PVC、ABS、PC、SAN等高分子材料构成性能很好的共混合金.采用SMA树脂改性的高聚物具有热变形温度(HDT)高,熔体粘度低,加工性能和制品的表面性能好等优点,比如用SMA改性的PVC已经能代替ABS在汽车行业中大量使用.经过SMA改性的高分子材料仍然可以进行油漆、热涂、焊接、钻孔、粘结等各种涂装工艺处理.有关SMA的合成及应用在国外较多,而国内到目前为止这方面的工作还做得很少.根据文献报导,苯乙烯一马来酸配共聚可以用自由基引发的本体、溶液以及悬浮等聚合方法进行.一般认为SMA是完全交替共聚物.但文献中有一种观点认为SMA不是严格的交替共聚物,而仅仅是交替倾向很大的无规共聚物.本文主要采用溶液一沉淀聚合法制备SMA,并对其共聚结构及性能进行表征.苯乙烯-马来酸酐共聚合成设计41.文献综述1.1.SMA聚合物的发展经历1945年,Alfey和Lavin[1]开创了苯乙烯-马来酸酐共聚物研究的先河。之后,Mayo[2]对苯乙烯-马来酸酐共聚体系进行了系统的研究,认为此体系是一种典型的交替共聚模型物。至此,对苯乙烯-马来酸酐聚合体系的研究愈来愈受到人们的重视。研究发现,苯乙烯-马来酸酐SMA交替共聚物是一种重要的功能化聚合物,分子可设计性强,主链上的酸酐基团能与醇、胺和水等反应形成多种衍生物;此外,由于马来酸酐水解后亲水性,增强了SMA基共聚物与水之间的相互作用,使得SMA基共聚物有一定的生物降解性[3]。这使得SMA基共聚物在化学、生物、医学、光学和电子学等领域有着广泛的应用,因此对SMA共聚物进行研究和开发符合绿色化学和可持续发展的要求,有着重要的理论和实践意义[4]。20世纪70年代初,张举贤等[5]人采用分段升温法合成了SMA交替共聚物,引发了我国学者的极大兴趣。目前,对于SMA共聚物的研究多集中于共聚机理和结构表征方面,而关于合成高分子量交替共聚物和功能化研究的报道较少[6],应用于制革工业中的报道更是少之又少。本文系统地论述了SMA交替共聚物的结构性能、研究状况及其应用,旨在推动SMA交替共聚物及其衍生物在皮革工业中的研究与应用。1.2.SMA共聚物合成方法1.2.1根据单体结构讨论马来酸酐单体结构对称难以自聚，吸电子基使双键带有部分正电荷。苯乙烯则带有能使电子共轭的苯环，双键经诱导可获得部分负电荷。这两种活性相近但极性相反的单体易于发生交替共聚。其合成方法主要有均相法和非均相法两种。均相法：以酮类如丙酮、丁酮等作为反应介质。反应单体、引发剂、产物全部溶于介质中，聚合产物通过沉淀离析法分离。用此种方法反应，形成黏稠的共聚物溶液，需要大量的溶剂使产物沉淀离析。这一方法反应速率较慢，转化率较苯乙烯-马来酸酐共聚合成设计5低。非均相法：以甲苯为反应介质的合成方法。由于单体能溶解在甲苯中，而聚合产物不能溶解在甲苯中，所以被称为非均相法。该方法的优点在于产物在反应过程中沉淀出来，后处理工艺简单方便，易于调整共聚物组成。因此非均相法是一种常用的SMA合成方法。当苯乙烯和马来酸酐两种单体等摩尔发生聚合时，形成的是交替SMA共聚物。其中弱极性的苯乙烯和强极性的马来酸酐使其具有明显的两亲性质，不仅和疏水材料相容，而且和亲水材料相容。因而能够和很多有机的、无机的功能材料共混、杂化、包覆形成复合功能材料。1.2.2.根据引发体系讨论SMA共聚不仅可以产生结构规整的交替共聚物,而且还可以通过改性对其进行结构和功能化设计(如关于膜分离、磁响应性、光敏性和生物活性等功能化研究),进而可以促进SMA聚合物与其它学科的交叉,使得SMA聚合物成为进一步功能化的平台,为传统高分子材料开辟了新的应用领域。目前制备SMA聚合物的主要方法有:传统自由基共聚、活性自由基共聚、辐射和光引发共聚等。传统自由基共聚:传统自由基共聚常以偶氮类化合物和过氧化物等为引发剂,共聚可以采用溶液法、本体法、乳