CN109897136B - N-(4-f-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物及其分子量调控的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开N‑(4‑F‑苯基)马来酰亚胺‑苯乙烯二元共聚物(PFS)，其特征在于：其结构式为：
其中，X＝10～200，Y＝10～200。本发明制备了N‑(4‑F‑苯基)马来酰亚胺‑苯乙烯二元共聚物(PFS)；该类聚合物具有良好的耐热性能及与聚乳酸相匹配的Tg，可以作为聚乳酸的耐热改性剂且效果良好。
Description
技术领域
本发明涉及一种N-(4-F-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物(PFS)，是一种耐热改性剂，能有效提升聚乳酸的耐热性能。
背景技术
聚乳酸是一种无毒、无刺激的合成高分子材料，来源广泛，在塑料领域有巨大的发展潜力，但其耐热性能差的缺点严重制约了它的发展与应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：制备一种新型耐热改性剂并控制其玻璃化转变温度(Tg)，以解决现有技术中耐热剂聚合物耐热温度的提高有限，尤其是在聚乳酸中的应用中的局限性。
本发明的技术方案是：N-(4-F-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物(PFS)及其分子量调控，其方法为：加热油浴锅至76℃，将N-(4-F-苯基)马来酰亚胺(FPMI)、苯乙烯和环己酮在此温度下搅拌40min；而后通入N2气；再加入引发剂苯甲酰和链转移剂2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(MSD)，搅拌、升温至100℃反应4h，得到初产物；将初产物倒入石油醚中沉淀，然后再倒入甲醇和石油醚混合物中沉淀，收集析出物；将剩余液体旋蒸得到另一部分固体产物；将得到的产物真空干燥，得到固体产物。
所述的N-(4-F-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物(PFS)为：
其中，x＝10～200，y＝10～200，PFS分子量3000～40000。
所述的N-(4-F-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物(PFS)的制备方法：(1)以FPMI和苯乙烯为原料，环己酮为溶剂，在50～80℃下搅拌20～50min,使FPMI溶解在环己酮中，同时排出空气；(2)通入N2气后，加入引发剂和链转移剂，搅拌、反应3h以上得到N-(4-F-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物(PFS)初产物；(3)将初产物倒入沉淀剂中，沉淀两次得到产物；(4)将产物真空烘干。
所述的步骤(1)中，FPMI和苯乙烯的投料比为1:1～2。
所述的步骤(2)中，引发剂为苯甲酰，链转移剂为2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(MSD)，反应温度90～120℃。
所述的步骤(3)中，第一次沉淀的沉淀剂为非极性溶剂，如石油醚或正己烷，第二次沉淀的沉淀剂为非极性溶剂和极性溶剂的1：1混合物。
所述的步骤(4)中，真空烘干时的温度为100～130℃。
本发明的有益效果：本发明制备了N-(4-F-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物(PFS)；该类聚合物具有良好的耐热性能及与聚乳酸相匹配的Tg，可以作为聚乳酸的耐热改性剂且效果良好。
本发明涉及的耐热改性剂N-(4-F-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物(PFS)能有效提高聚乳酸耐热性能，扩大其应用范围。对PFS进行GPC测试分析得知分子量在0.6×104以上，对PFS进行测性能分析,得知其热性能优异。并且通过调控链转移剂用量可控制其Tg在182℃～202℃范围内。
附图说明
图1为本发明制备的N-(4-F-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物(PFS)的氢核磁图谱。
具体实施方式
下面通过具体实例进一步说明本发明，但实例并不限制本发明的保护范围。
实施例1
先将油浴锅加热至76℃，再将1.91g 4-FPMI、1.04g苯乙烯和40mL环己酮加入到四口烧瓶(安装有搅拌器、冷凝器、温度计和导气管)，并在此温度下搅拌40min；而后通入N2气，排除氧气；再加入0.075g引发剂苯甲酰和0.075g链转移剂2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(MSD)，并升温至100℃，反应4h，得到初产物；用50mL石油醚作为沉淀剂重沉淀去除残留的单体和小分子；在倒入到25mL甲醇和25mL石油醚的混合物中沉淀；收集析出物，而后将剩余液体旋蒸，而后得到另一部分的固体；将产物在130℃的真空干燥箱中烘干。得到的产物的Tg为201℃。
实施例2
先将油浴锅加热至76℃，再将38.2g4-FPMI、20.8g苯乙烯和800mL环己酮加入到四口烧瓶(安装有搅拌器、冷凝器、温度计和导气管)，并在此温度下搅拌40min；而后通入N2气，排除氧气；再加入1.5g引发剂苯甲酰和1.5g链转移剂2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(MSD)，并升温至120℃，反应4h，得到初产物；用1000mL石油醚作为沉淀剂重沉淀去除残留的单体和小分子；在倒入到500mL甲醇和500mL石油醚的混合物中沉淀；收集析出物，而后将剩余液体旋蒸，而后得到另一部分的固体；将产物在130℃的真空干燥箱中烘干。得到的产物的Tg为202℃。
实施例3
先将油浴锅加热至76℃，再将1.91g 4-FPMI、1.04g苯乙烯和40mL环己酮加入到四口烧瓶(安装有搅拌器、冷凝器、温度计和导气管)，并在此温度下搅拌40min；而后通入N2气，排除氧气；再加入0.075g引发剂苯甲酰和0.15g链转移剂2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(MSD)，并升温至100℃，反应4h，得到初产物；用50mL石油醚作为沉淀剂重沉淀去除残留的单体和小分子；在倒入到25mL甲醇和25mL石油醚的混合物中沉淀；收集析出物，而后将剩余液体旋蒸，而后得到另一部分的固体；将产物在130℃的真空干燥箱中烘干。得到的产物的Tg为193℃。
实施例4
先将油浴锅加热至76℃，再将1.91g 4-FPMI、1.04g苯乙烯和40mL环己酮加入到四口烧瓶(安装有搅拌器、冷凝器、温度计和导气管)，并在此温度下搅拌40min；而后通入N2气，排除氧气；再加入0.075g引发剂苯甲酰和0.3g链转移剂2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(MSD)，并升温至100℃，反应4h，得到初产物；用50mL石油醚作为沉淀剂重沉淀去除残留的单体和小分子；在倒入到25mL甲醇和25mL石油醚的混合物中沉淀；收集析出物，而后将剩余液体旋蒸，而后得到另一部分的固体；将产物在130℃的真空干燥箱中烘干。得到的产物的Tg为182℃。
将实例中得到的产物加入到聚乳酸中探究其对聚乳酸耐热性能的影响，结果如下表所示：
注：表中1号为未添加PFS的聚乳酸，2号为添加了10wt％的Tg为202℃的PFS的聚乳酸，3号为添加了10wt％的Tg为182℃的PFS的聚乳酸。
PFS的加入提升了聚乳酸的耐热性能，尤其是PFS的Tg与聚乳酸的加工温度相匹配的时候效果更加显著。
Claims (7)
1.N-(4-F-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物在提高聚乳酸耐热性能中的应用，其特征在于： 所述的共聚物结构式为：
其中，x＝10～200，y＝10～200。
2.如权利要求1所述的N-(4-F-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物在提高聚乳酸耐热性能中的应用，其特征在于：所述的N-(4-F-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物的制备方法，包含以下步骤：(1)以N-(4-F-苯基)马来酰亚胺和苯乙烯为原料，环己酮为溶剂，在50～80℃下搅拌20～50min；(2)通入N2气后，加入引发剂和链转移剂，搅拌、反应3h以上得到N-(4-F-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物初产物；(3)将初产物倒入沉淀剂中，沉淀两次得到产物；(4)将产物真空烘干。
3.根据权利要求2所述的N-(4-F-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物在提高聚乳酸耐热性能中的应用，其特征在于：步骤(1)中，N-(4-F-苯基)马来酰亚胺和苯乙烯的投料摩尔比为1:1～2。
4.根据权利要求2所述的N-(4-F-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物在提高聚乳酸耐热性能中的应用，其特征在于：步骤(2)中，引发剂为苯甲酰，链转移剂为2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯，反应温度90～120℃。
5.根据权利要求2所述的N-(4-F-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物在提高聚乳酸耐热性能中的应用，其特征在于：步骤(3)中，第一次沉淀的沉淀剂为非极性溶剂；第二次沉淀的沉淀剂为非极性溶剂和极性溶剂的1：1混合物。
6.根据权利要求2所述的N-(4-F-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物在提高聚乳酸耐热性能中的应用，其特征在于：步骤(4)中，真空烘干时的温度为100～130℃。
7.根据权利要求5所述的N-(4-F-苯基)马来酰亚胺-苯乙烯二元共聚物在提高聚乳酸耐热性能中的应用，其特征在于：所述的非极性溶剂为石油醚或正己烷；所述的极性溶剂为甲醇或乙醇。
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