採用電子束輻照法製備PC-g-PMMA接枝共聚物的方法

2023-05-28 09:48:46 2

專利名稱：採用電子束輻照法製備PC-g-PMMA接枝共聚物的方法
技術領域：
本發明涉及一種PC-g-PMMA接枝共聚物的製備方法，特別是一種採用電子束輻照 法製備PC-g-PMMA接枝共聚物的方法。
背景技術：
隨著現代社會工業的不斷發展，各種新型複合材料正以驚人的速度被開發和利 用，在透明材料方面，透明樹脂在很多方面正逐步取代普通玻璃，相比傳統玻璃，透明樹脂 有重量輕、透光率高、不易脆裂等優點，其中，性能最突出、應用最廣泛的是聚碳酸酯和有機 玻璃。 雙酚A聚碳酸酯(PC)是一種性能優異的熱塑性工程塑料，它有韌性好、熱穩定性 好、透明性好、吸水性低等優點，在工業上其應用領域非常廣泛，可做成光纖、薄膜、光學鏡 片、透明板材等。但是相比其他透明塑料，PC的表面硬度較差，易被劃傷、磨損。而聚甲基 丙烯酸甲酯(P匿A)作為另一種重要的透明塑料，它的表面硬度較高，但存在著易脆裂、耐 熱性差等缺點。為了改善PC和PMMA的性能，以得到一種綜合性能優異的透明塑料，人們嘗 試了將兩者進行化學鍵的結合，製備了性能優異的PC-g-PMMA接枝共聚物，並且該接枝共 聚物還能作為PC和PMMA共混物的增容劑以改善兩者的相容性。 接枝反應是指在由一種聚合物的主鏈上，接上由另一種單體組成的支鏈的共聚反 應。其產物稱接枝共聚物，就是由兩種或多種單體經接枝共聚而成的產物，兼有主鏈和支鏈 的性能。傳統的化學反應的接枝法主要有以下幾種情況對接枝共聚物的主鏈來說，可以是 直接對一種高分子進行化學修飾，使其帶有可反應基團，再進一步引發接枝反應，也可以是 齊聚物作為接枝共聚物中間段在反應中形成高分子量主鏈。對於接枝共聚物的支鏈來說， 可以是大分子直接反應到主鏈上，也可由單體聚合而當場生成。無論何種化學反應接枝法 往往都涉及到多種原料及多步反應，合成工藝較為複雜。這些缺點使得尋找更簡單、更高效 的接枝共聚物製備法成為必需。 電子束輻照接枝方法就是採用高能電子束轟擊聚合物，使其分子鏈上產生自由基 或過氧基團等活性基團，再利用這些活性點引發接枝反應，從而製得接枝共聚物。電子束 輻照接枝方法具有效率高、工藝簡便、易於控制等特點，是一種具有良好應用前景的製備方 法。

發明內容
本發明的目的在於提供一種採用電子束輻照法製備PC-g-PMMA接枝共聚物的方 法。 雙酚A聚碳酸酯(PC)在有氧條件下經高能電子束輻照後能在PC分子鏈上生成過 氧基團以及活性自由基，這些活性點能夠與氧化還原類催化劑共同作用引發甲基丙烯酸甲 酯MMA單體聚合從而形成PMMA支鏈。本發明方法中可以採用有機溶劑，也可以不採用有機 溶劑，所採用的有機溶劑為可以溶解雙酚A聚碳酸酯(PC)和甲基丙烯酸甲酯的非阻聚類溶
3劑，比如醋酸丁酯，加入溶劑的目的是降低MMA單體發生均聚反應的機率，同時可使PC分 子鏈溶脹，從而促進支鏈的形成。用丙酮洗滌產物的目的是除去產物中為反應的MMA單體 以及PMMA均聚物。 根據上述機理，本發明採用如下技術方案 —種採用電子束輻照法製備PC-g-PMMA接枝共聚物的方法，其特徵在於該方法的 具體步驟如下 a.將雙酚A聚碳酸酯進行電子束輻照處理，輻照劑量為5 300KGray ;
b.將步驟a所得的輻照後的雙酚A聚碳酸酯浸沒於甲基丙烯酸甲酯單體與非阻聚 型有機溶劑的混合液中，其中甲基丙烯酸甲酯單體體積百分比含量為20% 100%，並催 化劑用量的氧化還原類催化劑，惰性氣氛下，在反應溫度為60°C 9(TC的條件下反應4 12小時； c.將步驟b所得反應產物抽濾後用丙酮浸泡並洗滌，以除去未反應的單體及PMMA
均聚物，再用去離子水洗滌後乾燥，得到PC-g-PMMA接枝共聚物。 上述的雙酚A聚碳酸酯為粉末、薄膜或粒子。 上述的有機溶劑為醋酸丁酯。
上述的氧化還原類催化劑為硫酸亞鐵和硫酸。 本發明方法製備的PC-g-PMMA接枝共聚物，其維卡硬度較純PC有所提高，而耐熱 性又接近PC，是一種性能優異的材料。不僅如此，PC主鏈上接有PMMA支鏈的這種結構能 夠增加PC/PMMA共混物中組分間的相互作用，因此該PC-g-PMMA接枝共聚物還可以作為增
容劑添加到PC和PMMA的混合物中改善其相容性。在PC/PMMA共混領域也有很好的應用前
旦 豕。 本發明通過電子束輻照的方法製備PC-g-P匪A接枝共聚物，具有效率高、工藝簡 便、易於控制等特點，適合工業化生產，是一種具有良好應用前景的製備方法。同時也開拓 了輻照接枝方法在PC-g-PMMA接枝共聚物製備領域中的應用。


圖1為PC-g-PMMA接枝共聚物的FT-IR圖，1727cm—1附近的特徵峰證明了接枝反 應的發生。 圖2為添加了 PC-g-PMMA接枝共聚物增容劑的PC/PMMA (90/10_wt% )共混物的 DSC曲線，可以發現只有一個玻璃化轉變溫度，說明相容性良好。
具體實施例方式
現將本發明的具體實施例進一步說明如後。 實施例一 將適量的PC粉末置於PE自封袋中進行電子束預輻照處理，輻照劑量為 15KGray 。將上述預輻照PC粉末浸沒於單體MMA中，並加入催化劑FeS04和H2S04，根據加入 的MMA的量，計算催化劑的加入量，使其在體系中的濃度分別為0. OOlmol/L和0. lmol/L。 在氮氣保護條件下反應6小時，保持反應溫度為60°C 。反應產物抽濾後用丙酮浸泡並洗滌 多次，再用去離子水洗滌多次並最後在8(TC真空乾燥24小時。所得到的PC-g-PMMA接枝共 聚物的FT-IR圖參見圖1， 1727cm—1附近的特徵峰證明了接枝反應的發生。
PC/PMMA共混物的製備將一定量的PC、 P匪A和上述製備的接枝共聚物作為增 容劑簡單混合後用捏合裝置進行熔融共混，其投料重量比(PC/PMMA/增容劑)分別為 10/90/l、20/80/l、30/70/l、40/60/l、50/50/l、60/40/l、70/30/l、80/20/l、90/10/l。混合 時間為8分鐘，其中低速(32rpm) 4分鐘、高速(64rpm) 4分鐘，混合溫度為240°C 。圖2為添 加了 PC-g-PMMA接枝共聚物增容劑的PC/PMMA(90/10it% )共混物的DSC曲線，可以發現 只有一個玻璃化轉變溫度，說明相容性良好。 實施例二將PC薄膜置於PE自封袋中進行電子束預輻照處理，輻照劑量為 30KGray。將上述預輻照PC粉末浸沒於單體MMA和溶劑醋酸丁酯中，其體積比(MMA比醋酸 丁酯)為l : 2，並加入催化劑FeS04和H^(V根據加入的MMA和溶劑的量，計算需要加入 的催化劑的量，使其在體系中的濃度分別為0. 001mol/L和0. lmol/L。在氮氣保護條件下反 應6小時，保持反應溫度為90°C 。反應產物抽濾後用丙酮浸泡並洗滌多次，再用去離子水洗 滌多次並最後在8(TC真空乾燥24小時。所得到的PC-g-PMMA接枝共聚物的FT-IR圖參見 圖l，1727cm—1附近的特徵峰證明了接枝反應的發生。 PC/PMMA共混物的製備將一定量的PC、 P匪A和接枝共聚物增容劑簡單混合後 用捏合裝置進行熔融共混，其投料重量比(PC/PMMA/增容劑)分別為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。混合時間為8分鐘，其中 低速(32rpm) 4分鐘、高速(64rpm) 4分鐘，混合溫度為240°C 。圖2為添加了 PC-g-PMMA接 枝共聚物增容劑的PC/PMMA(90/10it^ )共混物的DSC曲線，可以發現只有一個玻璃化轉 變溫度，說明相容性良好。
權利要求
一種採用電子束輻照法製備PC-g-PMMA接枝共聚物的方法，其特徵在於該方法的具體步驟如下a.將雙酚A聚碳酸酯進行電子束輻照處理，輻照劑量為5~300KGray；b.將步驟a所得的輻照後的雙酚A聚碳酸酯浸沒於甲基丙烯酸甲酯單體與非阻聚型有機溶劑的混合液中，其中甲基丙烯酸甲酯單體體積百分比含量為20％～100％，並催化劑用量的氧化還原類催化劑，惰性氣氛下，在反應溫度為60℃～90℃的條件下反應4～12小時；c.將步驟b所得反應產物抽濾後用丙酮浸泡並洗滌，以除去未反應的單體及PMMA均聚物，再用去離子水洗滌後乾燥，得到PC-g-PMMA接枝共聚物。
2. 根據權利要求1所述的採用電子束輻照法製備PC-g-PMMA接枝共聚物的方法，其特 徵在於所述的雙酚A聚碳酸酯為粉末、薄膜或粒子。
3. 根據權利要求1所述的採用電子束輻照法製備PC-g-PMMA接枝共聚物的方法，其特 徵在於所述的有機溶劑為醋酸丁酯。
4. 根據權利要求1所述的採用電子束輻照法製備PC-g-PMMA接枝共聚物的方法，其特 徵在於所述的氧化還原類催化劑為硫酸亞鐵和硫酸。
全文摘要
本發明涉及一種採用電子束輻照法製備PC-g-PMMA接枝共聚物的方法。將PC樣品經電子束預輻照後，在一定的溶劑和氧化還原類催化劑的條件下與MMA單體進行接枝反應，經抽濾、洗滌、乾燥後得到產物。該PC-g-PMMA接枝共聚物具有優異的性能，並且還能作為PC/PMMA共混體系的增容劑。實驗中所採用的電子束輻照接枝方法具有效率高、工藝簡便、易於控制等特點，發展前景好。
文檔編號C08F283/00GK101747477SQ20101002312
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月21日 優先權日2010年1月21日
發明者冉明浩, 冒海燕, 劉引烽, 華國飛, 周瑞敏, 楊紅, 胥成, 陸強 申請人:上海大學