氧对甲基丙烯酸甲酯高温自由基聚合的影响

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1、分类号：TQ316.33单位代码：10190201309006研究生学号：密级：无硕士学位论文氧对甲基丙烯酸甲酯高温自由基聚合的影响TheEffectofOxygenontheHighTemperatureFreeRadicalPolymerizationofMethylMethacrylate研究生姓名：高天正专业：高分子物理与化学指导教师姓名：曹春雷指导教师职称：副教授2016年3月摘要氧气对低温自由基聚合有阻聚作用已是不争的事实，并已被大量研究所证实，但其对高温自由基聚合（聚合温度大于100°C）有何影响却少有报道。高温自由基聚合因其聚合反应速率快，体系粘度低，分子量易于控

2、制等优点，已成为合成聚合物工业的一种重要聚合手段。因此，有必要研究氧对高温自由基聚合行为及产物结构及性能的影响。本文以甲基丙烯酸甲酯为研究对象，研究了氧对甲基丙烯酸甲酯高温自由基聚合行为的影响。研究聚合温度、引发剂浓度、溶剂种类，对MMA高温自由基聚合行为的影响。通过核磁共振波谱(NMR)、热失重分析(TGA)、示差扫描量热(DSC)、凝胶渗透色谱(GPC)，对有氧条件下合成PMMA的结构与性能进行了表征。通过上述研究本文得出如下结论：1)当聚合温度大于110°C时，氧对高温自由基聚合有加速作用。氧气的这种加速作用随聚合温度的升高而增加。同时，氧气的这种加速作用还与氧气的压力有关

3、，氧气的分压越大，氧气的这种加速作用越强。2)在无引发剂高温聚合的条件下，氧可以单独引发MMA聚合，其转化率可达90%以上。合成产物的分子量及其分布受初始氧气分压及聚合温度的影响。初始氧气分压越大，聚合温度越高，产物分子量越低，分子量分布越宽。3)氧引发或有氧高温自由基聚合合成的PMMA分子链结构受到聚合温度的影响。当聚合温度低于140°C，合成的PMMA分子链结构内含有过氧键，这种过氧键属于热不稳定弱键，它会降低PMMA的热稳定性，使其在130°C开始热降解。当聚合温度高于140°C，合成的PMMA分子链内含有醚键，醚键的存在对PMMA不饱和乙烯基末端的开链解聚起到阻碍作用。关

4、键词：氧气聚甲基丙烯酸甲酯高温自由基聚合加速作用过氧键IAbstractAswellknown,oxygenisofinhibitioneffectonfreeradicalpolymerizationatatemperaturelowthan100°C.Thiseffecthadbeenconfirmedbyalargenumberofstudies.However,theinfluenceofoxygenonthehightemperaturefreeradicalpolymerization(polymertemperatureabove100°C)wasrarelyrep

5、orted.Hightemperaturefreeradicalpolymerizationhasbeenanimportantpolymerizationmethodforthesynthesisofpolymerbecauseofitshighpolymerizationrate,lowsystemviscosityandeasycontrolofmolecularweight.Therefore,itisverynecessarytoinvestigatetheeffectsofoxygenonthebehaviorsofhightemperaturefreeradical

6、polymerization,andonthephysicalpropertiesofpolymerssynthesizedunderoxygen-containingcondition.Inthiswork,theeffectofoxygenonthepolymerizationbehaviorofhightemperaturefreesradicalpolymerizationandthestructureandpropertiesofthefinalproductwereinvestigatedusingmethylmethacrylate(MMA)assubject.Th

7、eeffectofpolymerizationreactiontemperature,initiatorconcentration,solventratioandtypeandpressureofoxygenonthepolymerizationofMMAwereconsidered.ThestructureandpropertiesofPMMAsynthesizedunderoxygen-containingconditionwerecharacterizedbynuclear