小分子物质在聚合物及其纳米复合材料中的扩散研究

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1、浙江大学硕士学位论文小分子物质在聚合物及其纳米复合材料中的扩散研究姓名：单奕彬申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王靖岱;阳永荣20060601浙江大学硕士学位论文(2006)摘要随着高分子材料研究和应用的日益广泛，小分子物质与高分子相互作用参数研究显示出重要的理论和现实意义。聚合物生产和加工的许多工序，如聚合过程中单体或自由基在聚合体系中的扩散，聚合物脱挥操作中挥发分的扩散，聚合物在螺杆挤出机挤出成型过程中增塑剂、防老剂、光稳定剂及染料等的扩散，都涉及到小分子物质在聚合物体系中的扩散。可见，研究小分子物质在聚合物中的扩散问题，不仅对推动基础理论研究，而且对当前工业生产装置的技术

2、进步都具有重要的指导意义。因此，本课题将小分子物质在聚烯烃中的扩散问题作为研究目标，采用反气秆I色谱法测得了小分子物质在聚乙烯中的无限稀释扩散系数，通过原位聚合制各了聚乙烯／凹I马棒粘土纳米复合材料，并测定了小分子物质在复合材料中的扩散系数，考察复合材料的阻隔性能。本论文的主要创新工作包括：(1)用原生态的聚合物粒子直接填充制备反气相色谱柱，测得了CH2C12、CHCl3、CCl4和n-C6H【4四种小分子物质在HDPE和LLDPE中的无限稀释扩散系数。分析了温度、小分子物质结构以及聚合物链结构等因素对扩散系数的影响，结果表明温度降低、探针分子变大、聚合物支链增多，都会导致扩散系数减小

3、。(2)从文献数据、Krevelen预测模型和自由体积理论三方面对实验中测得的扩散系数进行了比较和论证：首先，比较了实验数据和文献数据，发现本文测得的扩散系数普遍比文献报道的涂膜法测得的数据要大，是由于在色谱柱制各过程中，涂膜法使聚合物的形态发生了变化：其次，将实验数据与Krevelen预测模型预测值比较，两者吻合较好，表明本实验和采用的矩分析理论具有一定的可靠性；最后，用自由体积理论对实验数据进行了分析，将本实验无限稀释扩散系数数据用自由体积理论模型外推到有限浓度，并与文献报道的有限稀释扩散系数数据比较。(3)以具有多孔道结构的凹凸棒粘土为载体，采用不同物理化学处理，制备了一组Cp2

4、TiCl2／凸棒粘土负载型催化剂并考察了其乙烯聚合特性，合成了聚乙烯／凹凸棒粘土纳米复合材料。研究发现，载体不经化学处理的直接负载型催化小分子物质在聚合物及其复合材料中的扩散研究剂活性最高，甚至比均相CpzTiCIz催化剂更具活性，并且动力学曲线更加平稳，在低助催化剂用量下仍具有较高活性。这种负载型催化剂的良好性能被认为与载体表面的LewiS酸性紧密相关。负载催化体系的聚合产物分子量和熔点高于均相体系，但结晶度有所降低。通过对聚合产物的扫描电镜观察发现了聚合物粒子对载体形态的复制现象，粘土纤维在聚乙烯基体中实现了纳米级的无规分散。(4)用原生态的聚乙烯／凹凸棒粘士纳米复合材料粒子制备反

5、气相色谱柱，测定了正己烷在复合材料中的扩散系数。结果表明小分子物质在复合材料中的扩散系数要比在纯聚乙烯中的扩散小约60％，而且扩散系数随着凹凸棒粘土载体含量的增加而变小，说明载体的加入可以提高复合材料对小分二亍物质的阻隔性，比种纳米复合材料在阻隔性方面具备一定的应用前景。关键词：聚乙烯，小分子物质，扩散系数，反气相色谱，凹凸棒粘土，负载型催化剂，纳米复合材料，阻隔性Ⅱ浙江大学硕士学位论文(2006)AbstractStudyontheinteractionparameterofsmallmoleculesubstanceandpolymershowsimportanttheoretic

6、alandpracticalsignificance，withincreasinglywidespreadoftheresearchandapplicationofpolymermaterials．Diffusionofsmallmoleculesubstanceinpolymerisrelatedtomanypolymerproducingandmachiningproducers，likediffilsionofmonomerandfleeradicalinpolymerization，diffusionofvolatileindevolatilizationofpolymeran

7、ddiffusionofplasticizer,antiager,tightstabilityagentanddyeinextrusionmoldingproducer．Itisobviousthatdiffusionofsmallmoleculesubstanceinpolymerhasgreatguidingsignificanceofbothfundamentaltheoreticalstudyandtechnicalprogressof