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将交联反应引入聚合物共混体系实现增容是一个比较新颖的课题,本文利用环氧树脂预聚体(epoxy)对聚碳酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯(PC/PMMA)共混体系实现增容。一方面,epoxy与PC及PMMA均有很好的相容性,另一方面,在热引发条件下,epoxy与PC可以发生化学反应生成交联结构。这样,PC、PMMA界面就以epoxy为介质形成了一个强大的化学交联/物理缠结网络,从而实现了对共混物的增容。
笔者制备了一系列熔融共混的PC/PMMA体系:PC/PMMA(50/50 w/w)、PC/PMMA/epoxy(50/50/1w/w)、 PC/PMMA/epoxy(50/50/4 w/w)及PC/PMMA/epoxy(50/50/5 w/w)。当加入5 phrepoxy时,共混体系的相容性较好,即此时epoxy的增容效果明显。DSC、粘弹性能及SEM实验结果表明,加入5 phrepoxy使PC与PMMA富相的玻璃化转变温度(Tg)相互靠近,两相分散更加均匀,相界面黏结更强,体系的相容性明显提高。
Epoxy可以抑制PC/PMMA混合薄膜的相分离,但需要严格控制其加入量。5wt%及20wt% epoxy会加速PC、PMMA相分离微区的增长,而10wt% epoxy的加入却可以使二者相分离明显减慢。
Epoxy对PC/PMMA双层复合膜也有明显的稳定作用。在PMMA下层薄膜中加入一定量的epoxy,通过引入化学交联,可以有效的减弱或阻止上层PC薄膜的去润湿。在未加epoxy的双层膜中,PC在190℃的高温下在PMMA基底上会发生去润湿,其等温去润湿速率为常数。在下层PMMA薄膜中加入一定量的epoxy后,上述情况大为改观。当添加epoxy的双层膜体系直接在190℃退火时,PC的去润湿速率比未加epoxy的体系更快,这是由于加入epoxy使下层PMMA基底的粘度降低所致。然而,如果先将双层薄膜进行不同程度的预反应处理,如在170℃下退火12h,24h及36h再进行去润湿,此时,PC薄膜甚至可以在PMMA基底上长时间稳定存在。
为了更加直观的观察PC、PMMA两相界面的变化,笔者制备了PMMA(PMMA/epoxy)薄膜在上、PC薄膜在下的双层膜复合体(因为找不到PC的选择性溶剂)。经过一定的热处理之后,将上层未反应的PMMA及epoxy蚀刻掉,即可利用AFM观察界面形貌。不含及含有10% epoxy的体系其界面相对平整,而含20wt%及30wt% epoxy双层膜的界面粗糙度明显增大,即在PC、PMMA两相界面处发生了界面粗化。