CN101747477A - 采用电子束辐照法制备PC-g-PMMA接枝共聚物的方法 - Google Patents

采用电子束辐照法制备PC-g-PMMA接枝共聚物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采用电子束辐照法制备PC-g-PMMA接枝共聚物的方法。将PC样品经电子束预辐照后，在一定的溶剂和氧化还原类催化剂的条件下与MMA单体进行接枝反应，经抽滤、洗涤、干燥后得到产物。该PC-g-PMMA接枝共聚物具有优异的性能，并且还能作为PC/PMMA共混体系的增容剂。实验中所采用的电子束辐照接枝方法具有效率高、工艺简便、易于控制等特点，发展前景好。

Description

采用电子束辐照法制备PC-g-PMMA接枝共聚物的方法
技术领域
本发明涉及一种PC-g-PMMA接枝共聚物的制备方法，特别是一种采用电子束辐照法制备PC-g-PMMA接枝共聚物的方法。
背景技术
随着现代社会工业的不断发展，各种新型复合材料正以惊人的速度被开发和利用，在透明材料方面，透明树脂在很多方面正逐步取代普通玻璃，相比传统玻璃，透明树脂有重量轻、透光率高、不易脆裂等优点，其中，性能最突出、应用最广泛的是聚碳酸酯和有机玻璃。
双酚A聚碳酸酯(PC)是一种性能优异的热塑性工程塑料，它有韧性好、热稳定性好、透明性好、吸水性低等优点，在工业上其应用领域非常广泛，可做成光纤、薄膜、光学镜片、透明板材等。但是相比其他透明塑料，PC的表面硬度较差，易被划伤、磨损。而聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为另一种重要的透明塑料，它的表面硬度较高，但存在着易脆裂、耐热性差等缺点。为了改善PC和PMMA的性能，以得到一种综合性能优异的透明塑料，人们尝试了将两者进行化学键的结合，制备了性能优异的PC-g-PMMA接枝共聚物，并且该接枝共聚物还能作为PC和PMMA共混物的增容剂以改善两者的相容性。
接枝反应是指在由一种聚合物的主链上，接上由另一种单体组成的支链的共聚反应。其产物称接枝共聚物，就是由两种或多种单体经接枝共聚而成的产物，兼有主链和支链的性能。传统的化学反应的接枝法主要有以下几种情况：对接枝共聚物的主链来说，可以是直接对一种高分子进行化学修饰，使其带有可反应基团，再进一步引发接枝反应，也可以是齐聚物作为接枝共聚物中间段在反应中形成高分子量主链。对于接枝共聚物的支链来说，可以是大分子直接反应到主链上，也可由单体聚合而当场生成。无论何种化学反应接枝法往往都涉及到多种原料及多步反应，合成工艺较为复杂。这些缺点使得寻找更简单、更高效的接枝共聚物制备法成为必需。
电子束辐照接枝方法就是采用高能电子束轰击聚合物，使其分子链上产生自由基或过氧基团等活性基团，再利用这些活性点引发接枝反应，从而制得接枝共聚物。电子束辐照接枝方法具有效率高、工艺简便、易于控制等特点，是一种具有良好应用前景的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用电子束辐照法制备PC-g-PMMA接枝共聚物的方法。
双酚A聚碳酸酯(PC)在有氧条件下经高能电子束辐照后能在PC分子链上生成过氧基团以及活性自由基，这些活性点能够与氧化还原类催化剂共同作用引发甲基丙烯酸甲酯MMA单体聚合从而形成PMMA支链。本发明方法中可以采用有机溶剂，也可以不采用有机溶剂，所采用的有机溶剂为可以溶解双酚A聚碳酸酯(PC)和甲基丙烯酸甲酯的非阻聚类溶剂，比如：醋酸丁酯，加入溶剂的目的是降低MMA单体发生均聚反应的几率，同时可使PC分子链溶胀，从而促进支链的形成。用丙酮洗涤产物的目的是除去产物中为反应的MMA单体以及PMMA均聚物。
根据上述机理，本发明采用如下技术方案：
一种采用电子束辐照法制备PC-g-PMMA接枝共聚物的方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：
a.将双酚A聚碳酸酯进行电子束辐照处理，辐照剂量为5~300KGray；
b.将步骤a所得的辐照后的双酚A聚碳酸酯浸没于甲基丙烯酸甲酯单体与非阻聚型有机溶剂的混合液中，其中甲基丙烯酸甲酯单体体积百分比含量为20％～100％，并催化剂用量的氧化还原类催化剂，惰性气氛下，在反应温度为60℃～90℃的条件下反应4～12小时；
c.将步骤b所得反应产物抽滤后用丙酮浸泡并洗涤，以除去未反应的单体及PMMA均聚物，再用去离子水洗涤后干燥，得到PC-g-PMMA接枝共聚物。
上述的双酚A聚碳酸酯为粉末、薄膜或粒子。
上述的有机溶剂为：醋酸丁酯。
上述的氧化还原类催化剂为：硫酸亚铁和硫酸。
本发明方法制备的PC-g-PMMA接枝共聚物，其维卡硬度较纯PC有所提高，而耐热性又接近PC，是一种性能优异的材料。不仅如此，PC主链上接有PMMA支链的这种结构能够增加PC/PMMA共混物中组分间的相互作用，因此该PC-g-PMMA接枝共聚物还可以作为增容剂添加到PC和PMMA的混合物中改善其相容性。在PC/PMMA共混领域也有很好的应用前景。
本发明通过电子束辐照的方法制备PC-g-PMMA接枝共聚物，具有效率高、工艺简便、易于控制等特点，适合工业化生产，是一种具有良好应用前景的制备方法。同时也开拓了辐照接枝方法在PC-g-PMMA接枝共聚物制备领域中的应用。
附图说明
图1为PC-g-PMMA接枝共聚物的FT-IR图，1727cm-1附近的特征峰证明了接枝反应的发生。
图2为添加了PC-g-PMMA接枝共聚物增容剂的PC/PMMA(90/10-wt％)共混物的DSC曲线，可以发现只有一个玻璃化转变温度，说明相容性良好。
具体实施方式
现将本发明的具体实施例进一步说明如后。
实施例一：将适量的PC粉末置于PE自封袋中进行电子束预辐照处理，辐照剂量为15KGray。将上述预辐照PC粉末浸没于单体MMA中，并加入催化剂FeSO4和H2SO4，根据加入的MMA的量，计算催化剂的加入量，使其在体系中的浓度分别为0.001mol/L和0.1mol/L。在氮气保护条件下反应6小时，保持反应温度为60℃。反应产物抽滤后用丙酮浸泡并洗涤多次，再用去离子水洗涤多次并最后在80℃真空干燥24小时。所得到的PC-g-PMMA接枝共聚物的FT-IR图参见图1，1727cm-1附近的特征峰证明了接枝反应的发生。
PC/PMMA共混物的制备：将一定量的PC、PMMA和上述制备的接枝共聚物作为增容剂简单混合后用捏合装置进行熔融共混，其投料重量比(PC/PMMA/增容剂)分别为10/90/1、20/80/1、30/70/1、40/60/1、50/50/1、60/40/1、70/30/1、80/20/1、90/10/1。混合时间为8分钟，其中低速(32rpm)4分钟、高速(64rpm)4分钟，混合温度为240℃。图2为添加了PC-g-PMMA接枝共聚物增容剂的PC/PMMA(90/10-wt％)共混物的DSC曲线，可以发现只有一个玻璃化转变温度，说明相容性良好。
实施例二：将PC薄膜置于PE自封袋中进行电子束预辐照处理，辐照剂量为30KGray。将上述预辐照PC粉末浸没于单体MMA和溶剂醋酸丁酯中，其体积比(MMA比醋酸丁酯)为1∶2，并加入催化剂FeSO4和H2SO4，根据加入的MMA和溶剂的量，计算需要加入的催化剂的量，使其在体系中的浓度分别为0.001mol/L和0.1mol/L。在氮气保护条件下反应6小时，保持反应温度为90℃。反应产物抽滤后用丙酮浸泡并洗涤多次，再用去离子水洗涤多次并最后在80℃真空干燥24小时。所得到的PC-g-PMMA接枝共聚物的FT-IR图参见图1，1727cm-1附近的特征峰证明了接枝反应的发生。
PC/PMMA共混物的制备：将一定量的PC、PMMA和接枝共聚物增容剂简单混合后用捏合装置进行熔融共混，其投料重量比(PC/PMMA/增容剂)分别为10/90/1、20/80/1、30/70/1、40/60/1、50/50/1、60/40/1、70/30/1、80/20/1、90/10/1。混合时间为8分钟，其中低速(32rpm)4分钟、高速(64rpm)4分钟，混合温度为240℃。图2为添加了PC-g-PMMA接枝共聚物增容剂的PC/PMMA(90/10-wt％)共混物的DSC曲线，可以发现只有一个玻璃化转变温度，说明相容性良好。

Claims (4)

1.一种采用电子束辐照法制备PC-g-PMMA接枝共聚物的方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：
a.将双酚A聚碳酸酯进行电子束辐照处理，辐照剂量为5~300KGray；
b.将步骤a所得的辐照后的双酚A聚碳酸酯浸没于甲基丙烯酸甲酯单体与非阻聚型有机溶剂的混合液中，其中甲基丙烯酸甲酯单体体积百分比含量为20％～100％，并催化剂用量的氧化还原类催化剂，惰性气氛下，在反应温度为60℃～90℃的条件下反应4～12小时；
c.将步骤b所得反应产物抽滤后用丙酮浸泡并洗涤，以除去未反应的单体及PMMA均聚物，再用去离子水洗涤后干燥，得到PC-g-PMMA接枝共聚物。
2.根据权利要求1所述的采用电子束辐照法制备PC-g-PMMA接枝共聚物的方法，其特征在于所述的双酚A聚碳酸酯为粉末、薄膜或粒子。
3.根据权利要求1所述的采用电子束辐照法制备PC-g-PMMA接枝共聚物的方法，其特征在于所述的有机溶剂为：醋酸丁酯。
4.根据权利要求1所述的采用电子束辐照法制备PC-g-PMMA接枝共聚物的方法，其特征在于所述的氧化还原类催化剂为：硫酸亚铁和硫酸。
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