基于超支化聚对氯甲基苯乙烯聚合离子液体共混体系的制备与表征

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.03.007

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (3): 40-47.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.03.007

基于超支化聚对氯甲基苯乙烯聚合离子液体共混体系的制备与表征

程曼芳, 白继峰, 王文清, 雷良才, 李海英, 韩向艳, 胡跃鑫()

辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺 113001

收稿日期:2021-11-12 出版日期:2022-03-26 发布日期:2022-03-25
通讯作者: 胡跃鑫（1981-），男，博士，副教授，硕士生导师，主要从事聚合物共混与改性等方面的研究，yxhu1981@163.com
E-mail:yxhu1981@163.com
基金资助:
辽宁省教育厅科学研究一般项目(L2016001);辽宁石油化工大学国家级科研项目培育基金资助(2016PY?004);辽宁省科技厅博士启动基金(20170520284)

Preparation and characterizations of polymeric ionic liquid blending system based on hyperbranched poly（p⁃chloromethylstyrene）

CHENG Manfang, BAI Jifeng, WANG Wenqing, LEI Liangcai, LI Haiying, HAN Xiangyan, HU Yuexin()

School of Petrochemical Engineering，Liaoning Petrochemical University，Fushun 113001，China

Received:2021-11-12 Online:2022-03-26 Published:2022-03-25
Contact: HU Yuexin E-mail:yxhu1981@163.com

摘要/Abstract

摘要：

以对氯甲基苯乙烯/乙烯基苄基氯（CMS/VBC）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）、1?甲基咪唑（MIm）、双三氟甲烷磺酰亚胺锂（LITFSI）等为原料，通过活性/可控自由基聚合制备了超支化接枝多臂共聚物h?PCMS?g?PMMA、功能性嵌段共聚物PMMA?b?PGMA、离子液体嵌段共聚物PMMA?b?PIL?［MIm?TFSI］，利用凝胶渗透色谱仪（GPC）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、核磁共振氢谱仪（¹H?NMR）对其结构进行了确认。再通过溶液共混的方式将上述制备的聚合物混合，得到一系列超支化聚合离子液体共混体系，通过交流阻抗技术对该体系的离子电导率进行了考察。结果表明，离子液体链段PIL?［MIm?TFSI］、超支化结构、PGMA链段的引入均能有效增强该共混体系的离子电导率。

关键词: 超支化, 接枝多臂聚合物, 嵌段共聚物, 自由基聚合, 溶液共混, 离子电导率

Abstract:

Hyperbranched multi?arm?grafted copolymer h?PCMS?g?PMMA， functional block copolymer PMMA?b?PGMA， and ionic liquid block copolymer PMMA?b?PIL?［MIm?TFSI］ were prepared via living/controlled radical polymeri?zation using p?chloromethylstyryl vinyl benzyl chloride， methyl methacrylate， methacrylic acid glycidyl ester （GMA）， 1?methylimidazole， and lithium bis（trifluoromethylsulfonyl）imide as raw materials. The chemical structures of the resulting products were characterized by ¹H?NMR， FTIR and GPC. Then， the obtained products were mixed through solution blending to prepare a series of hyperbranched polymer ionic liquid blending systems. Their ionic conductivity was investigated using an AC impedance technology. The results indicated that the introduction of ionic liquid segment PIL?［MIm?TFSI］， hyperbranched structure， and PGMA segment effectively enhanced the ionic conductivity of the blend system.

Key words: hyperbranch, multi?arm?grafted copolymer, block copolymer, free radical polymerization, solution blending, ionic conductivity

中图分类号:

TQ317

程曼芳, 白继峰, 王文清, 雷良才, 李海英, 韩向艳, 胡跃鑫. 基于超支化聚对氯甲基苯乙烯聚合离子液体共混体系的制备与表征[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 40-47.

CHENG Manfang, BAI Jifeng, WANG Wenqing, LEI Liangcai, LI Haiying, HAN Xiangyan, HU Yuexin. Preparation and characterizations of polymeric ionic liquid blending system based on hyperbranched poly（p⁃chloromethylstyrene）[J]. China Plastics, 2022, 36(3): 40-47.

图/表 17

共混体系编号	PIL⁃［MIm⁃TFSI］	h⁃PCMS	PGMA	PMMA
1^#	25.5	21.7	24.8	28.0
2^#	36.6	14.4	25.2	23.8
3^#	48.4	10.0	24.6	17.0
4^#	62.7	6.2	24.2	6.9
5^#	19.8	21.7	17.6	40.9
6^#	20.1	30.6	12.5	36.8
7^#	21.3	38.5	7.9	32.3
8^#	20.6	45.0	4.1	30.3
9^#	22.8	16.2	23.8	37.2
10^#	22.3	11.6	31.2	36.9
11^#	23.5	3.4	41.1	31.8

表1 超支化聚合离子液体共混体系中不同链段的含量 (%)

Tab.1 Content ratio of different segments in the blending system of hyperbranched polymerized ionic liquid

图1 h?PCMS?g?PMMA的合成路线

Fig.1 Synthetic route of h?PCMS?g?PMMA

图2 PMMA?b?PGMA的合成路线

Fig.2 Synthetic route of PMMA?b?PGMA

图3 PMMA?CTA 和PMMA?b?PGMA 的GPC曲线

Fig.3 GPC traces of PMMA?CTA and PMMA?b?PGMA

聚合物	M_n/g·mol^-1	M_w/g·mol^-1	PDI
PMMA⁃CTA	11 300	16 800	1.37
PMMA⁃b⁃PGMA	25 400	38 400	1.51

表2 PMMA?CTA和PMMA?b?PGMA的分子量与多分散指数

Tab.2 Molecular weight and polydispersity index of PMMA?CTA and PMMA?b?PGMA

图4 PMMA?CTA 和PMMA?b?PGMA 的FTIR谱图

Fig.4 FTIR spectra of PMMA?CTA and PMMA?b?PGMA

图5 PMMA?CTA和PMMA?b?PGMA的1H?NMR谱图

Fig.5 1H?NMR spectra of PMMA?CTA and PMMA?b?PGMA

图6 PMMA?b?PIL?［MIm?TFSI］的合成路线

Fig.6 Synthetic route of PMMA?b?PIL?［MIm?TFSI］

图7 不同样品的FTIR谱图

Fig.7 FTIR spectra of different samples

图8 不同样品的1H?NMR谱图

Fig.8 1H?NMR spectra of different samples

图9 不同PIL?［MIm?TFSI］含量共混体系的交流阻抗图谱

Fig.9 AC impednace spectra of PIL?［MIm?TFSI］ in the blend system under different mass fractions

PGMA含量/%	PIL⁃［MIm⁃TFSI含量/%	电导率/S•cm^-1
24.8	25.5	2.10×10^-3
25.2	36.6	3.70×10^-3
24.6	48.4	6.50×10^-3
24.2	62.7	1.09×10^-2

表3 PIL?［MIm?TFSI］含量对共混体系离子电导率的影响

Tab.3 Influence of the mass fraction of PIL?［MIm?TFSI］ in the blend system on the ionic conductivity of the system

图10 PIL?［MIm?TFSI］含量与共混体系电导率的关系

Fig.10 Relationship between the conductivity of the system and the mass fraction of PIL?［MIm?TFSI］ in the blend system

图11 不同h?PCMS含量共混体系的交流阻抗图谱

Fig.11 AC impednace spectra of h?PCMS with different mass fractions in the blend system

PIL⁃［MIm⁃TFSI］含量/%	h⁃PCMS含量/%	电导率/×10^-4S•cm^-1
19.8	21.7	1.90
20.1	30.6	2.83
21.3	38.5	3.39
20.6	45.0	5.37

表4 h?PCMS含量对共混体系离子电导率的影响

Tab.4 Influence of the mass fraction of h?PCMS in the blend system on the ionic conductivity of the system

图12 不同PGMA含量共混体系的交流阻抗图谱

Fig.12 AC impednace spectra of PGMA in the blend system under different mass fractions

PIL⁃［MIm⁃TFSI］

含量/%

PGMA

含量/%

电导率/

×10^-4S•cm^-1

表5 极性链段PGMA含量对共混体系离子电导率的影响

Tab.5 The influence of the mass fraction of PGMA in the blend system on the ionic conductivity of the system

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基于超支化聚对氯甲基苯乙烯聚合离子液体共混体系的制备与表征

Preparation and characterizations of polymeric ionic liquid blending system based on hyperbranched poly（p⁃chloromethylstyrene）

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