PMMA塑料光纤芯材耐热性的改性研究
论文在保证聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)高透明性的前提下主要采用两种方法对作为聚合物光纤芯材PMMA进行改性，以提高其耐热性。一种方法是共聚法：(1)利用副价交联将甲基丙烯酸甲酯单体(MMA)与甲基丙烯酸单体(MAA)共聚，当MMA与具有活泼氢原子的甲基丙烯酸单体共聚时，活泼氢原子便与MMA羰基上的氧原子形成氢键，增强高分子链间的作用力；(2)在PMMA主链上引入含有大体积基团刚性侧链的甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA)，可抑制主链的旋转，降低链段活动性，从而提高PMMA的耐热性。另一种方法是将无机纳米粒子蒙脱土复合于甲基丙烯酸甲酯中通过原位聚合制备PMMA/OMMT纳米复合材料。用烷基铵盐对钠基蒙脱土进行有机化处理，使其成为有机蒙脱土，在蒙脱土层状结构间引入聚合物单体并在其间实现原位聚合，形成有机/无机纳米复合材料。两种方法都可制备出高透明性耐热性PMMA,并采用分光光度计、冲击试验机、动态力学热分析仪、FTIR分析仪、X-衍射仪、原子力显微镜等表征手段对其透光性、冲击性能、玻璃化温度、化学结构、形态分布等性能进行了测试。
在最佳工艺条件下(MMA：MAA的投料比为50：10，引发剂用量为0.06wt﹪，预聚合温度为75℃，低温聚合温度为50℃，后聚合温度为100℃)，MMA和MAA共聚得到的耐热性较好的共聚材料，通过测试共聚试样的维卡软化点得知，MMA与MAA确实进行了副价交联得到高耐热性的改性PMMA材料；共聚改性后，材料的力学性能稍有下降；GPC测试表明通过适量的分子量调节剂可以对PMMA的分子量进行有效调控；紫外/可见分光光度计测试结果表明，共聚材料的透光率与PMMA相当，仍达90﹪以上。P(MMA-IBOMA)共聚体系中，材料综合性能不及纯PMMA。
采用十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)对蒙脱土进行二次插层，得到较大层间距的有机蒙脱土。然后将有机蒙脱土复合于MMA中，通过原位聚合得到耐热性能较纯PMMA有较大提高的有机/无机纳米复合材料，当有机蒙脱土添加量为0.2wt﹪时，有机/无机纳米复合材料的耐热性能最佳。XRD、AFM测试结果表明，蒙脱土的重复片层结构已被完全剥离，剥离后的片层均匀地分散在PMMA基体之中。DMTA测试结果发现，有机/无机纳米复合材料的Tg都比纯PMMA的Tg高，这主要是因为原位聚合后，聚合物与粘土间具有强烈的相互作用。紫外/可见分光光度计测试表明，纳米复合材料的透光率与PMMA相当，仍达90﹪以上。
通过MMA与MAA共聚和有机/无机纳米复合两种方法都可制备出高透光率、高耐热性的改性PMMA塑料光纤芯材，同时，改性后的材料与纯PMMA相比，其力学性能没有明显得下降，预期该改性材料将在塑料光纤芯材应用方面有较大的应用前景。
甲基丙烯酸甲酯;甲基丙烯酸;蒙脱土;纳米复合材料;透光率;光纤芯材
湖北大学
硕士
高分子化学与物理
蒋涛
2006
中文
TQ325.7;TB332
69
2007-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）