N⁃苯基马来酰亚胺共聚物的合成及对PVC树脂耐热改性效果研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.009

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (7): 49-54.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.009

N⁃苯基马来酰亚胺共聚物的合成及对PVC树脂耐热改性效果研究

孙芳芳¹^,²(), 宋运运³

^1.郑州科技学院土木建筑工程学院，郑州 450064
^2.郑州市区域能源系统优化工程研究中心，郑州 450064
^3.郑州磨料磨具磨削研究所有限公司，郑州 450000

收稿日期:2023-11-27 出版日期:2024-07-26 发布日期:2024-07-24
作者简介:孙芳芳（1986-），女，副教授，主要研究方向为材料结构工程，Fangfang_Sun2023@163.com

Synthesis of N⁃phenylmaleimide copolymer and its heat⁃resistant modification effect on PVC resin

SUN Fangfang¹^,²(), SONG Yunyun³

^1.School of Civil and Architectural Engineering，Zhengzhou University of Science and Technology，Zhengzhou 450064，China
^2.Zhengzhou Regional Energy System Optimization Engineering Research Center，Zhengzhou 450064，China
^3.Zhengzhou Research Institute for Abrasives & Grinding Co，Ltd，Zhengzhou 450000，China

Received:2023-11-27 Online:2024-07-26 Published:2024-07-24

摘要/Abstract

摘要：

通过种子乳液聚合结合半连续加料方式，成功聚合出分子结构一致且与聚氯乙烯（PVC）树脂具有良好相容性的聚（N⁃苯基马来酰亚胺⁃苯乙烯⁃丙烯腈）（PNSA）共聚物胶乳，将其与PVC树脂直接复合制备PNSA/PVC复合材料，并对PNAS耐热改性的效果进行评价。结果表明，PNSA纳米胶乳颗粒粒径在155.3~251.5 nm之间，粒径分布均一；PNSA共聚物分子组成呈无规结构，分子结构一致，差示扫描量热曲线呈现单一的玻璃化转变温度（T_g），且与PVC树脂具有极佳的相容性；PNSA含量由0升高至50 %（质量比，下同）时，复合材料的T_g由84.8 ℃提高到107.2 ℃，提高了22.4 ℃，维卡软化温度由71.2 ℃提高到91.9 ℃，提高了20.7 ℃；除耐热性改善以外，复合材料的力学性能也有一定程度的提高，本文的研究有利于PVC应用领域的进一步拓展。

关键词: 聚氯乙烯, N?苯基马来酰亚胺, 自由基共聚, 种子乳液, 耐热改性

Abstract:

A poly（N⁃phenylmaleimide⁃styrene⁃acrylonitrile） copolymer （PNSA） latex with a uniform molecular structure and good compatibility with PVC was successfully prepared through seed emulsion polymerization combined with a semi⁃continuous feeding method. PNSA/PVC blends were prepared through directly compounding PNSA with PVC resin， and its heat⁃resistant modification effect was evaluated. The results indicated that the PNSA latex exhibited a random structure and a uniform particle⁃size distribution ranging from 155.6 to 249.3 nm. The molecular structure of PNSA is uniform. The differential scanning calorimetry curve shows a single glass transition temperature （T_g） for PNSA， suggesting its excellent compatibility with PVC resin. When the addition amount of PNSA was increased from 0 to 50 wt%， the blends presented an increase in T_g from 84.8 to 107.2 ℃， and their Vicat softening temperature increased from 71.2 to 91.9 ℃. In addition to heat⁃resistant modification， the mechanical properties of the blends were also improved to a certain extent. This study is conducive to further expanding the application field of PVC.

Key words: poly（vinyl chloride）, N?phenylmaleimide, free radical copolymerization, seed emulsion polymerization, heat?resistant modification

中图分类号:

TQ325.3

孙芳芳, 宋运运. N⁃苯基马来酰亚胺共聚物的合成及对PVC树脂耐热改性效果研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(7): 49-54.

SUN Fangfang, SONG Yunyun. Synthesis of N⁃phenylmaleimide copolymer and its heat⁃resistant modification effect on PVC resin[J]. China Plastics, 2024, 38(7): 49-54.

图/表 9

图1 PNSA共聚物的分子结构式

Fig.1 Molecular structure of PNSA copolymer

图2 不同NPMI单体组成的PNSA共聚物的FTIR谱图

Fig.2 FTIR of PNSA copolymer with different NMPI contents

图3 PNSA胶乳在不同乳化剂含量下的粒径分布图

Fig.3 Particle size and distribution of PNAS latexes with different emulsifier contents

图4 不同乳化剂含量下PNAS胶乳粒子与PNSA种子的SEM照片

Fig.4 SEM of and PNSA latex particles with different emulsifier contents and PNAS seed

图5 不同乳化剂含量下PNSA胶乳颗粒与PNSA种子的TEM照片

Fig.5 TEM of PNSA latex particles with different emulsifier contents and PNSA seed

图6 不同NPMI单体含量的PNSA共聚物的DSC曲线

Fig.6 DSC curves of PNSA copolymer with different amounts of NMPI monomers

图7 不同PNAS含量下PNSA/PVC复合材料的DSC曲线

Fig.7 DSC curves of PNSA/PVC composites with different amounts of PNAS copolymer

PNSA含量/%	维卡软化温度/℃
0	71.2
10	75.5
20	80.4
30	84.3
40	88.6
50	91.9

表1 不同PNSA含量下PNAS/PVC复合材料的维卡软化温度

Tab.1 Vicat softening temperature of PNAS/PVC composites with different PNSA contents

图8 不同PNSA含量的PVC/PNAS复合材料的力学性能

Fig.8 Mechanical properties of PVC/PNAS composite with different PNSA compositions

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