共轭三组分互穿聚合物网络汇总.docVIP

共轭三组分互穿聚合物网络 摘要： 关键词 互穿聚合物网络（IPN）是20世纪70年代发展起来的一种新型高分子材料，它是由两种或两种以上交联聚合物通过网络的互相贯穿缠结而成的聚合物共混物，所以IPN不会失去原聚合物固有的性能，从而获得其他聚合物无法比拟的独特性能。IPN作为一类新型聚合物共混物和一种新的共混改性技术，特别是它独特的化学共混方法和网络互穿结构及强迫互容、界面互穿、协同作用等特点，引起了人们的极大兴趣。所以近几年来，IPN在国内外的发展十分迅速，已从主导型工程材料（如EP、PU和硅氧烷等）的复合加工扩展到胶粘剂、阻尼材料、多孔材料和药物等领域[1,2,3]。本文主要介绍一种特殊的三元IPN聚合物——共轭三组分IPN（CTC-IPN），这是贾德民提出的新IPN概念。 1 IPN简介 1.1 IPN的结构 图1 互穿网络聚合物形态结构示意图 ⅠIPN，半-ⅡIPN，拟-IPN 网络组元数 二元组IPN，三元组IPN 网络间关系 物理缠结IPN，热塑性IPN，接枝型（杂混型）IPN 下面就从合成方法来简要介绍一下三种IPN。 1.3 IPN的制备 IPN的制备方法主要包括分步聚合法（SIPN）、同步聚合法（SIN）和乳液聚合法（LIPN）三种。 SIPN是先制备单体Ⅰ的聚合物，然后将该聚合物溶胀于单体Ⅱ的聚合体系中，最后使单体Ⅱ聚合成交联网络结构。SIN比SIPN简单：将单体Ⅰ和单体Ⅱ的聚合体系进行混合，然后在相同条件下聚合即可。由于SIN要求两种聚合反应互不干扰、具有大致相同的聚合温度和聚合速率，故SIN的应用范围较窄，不适合大部分IPN结构的制备。在SIPN和SIN中，IPN的形成与构件的成型是同步完成的。为了克服这一缺点，即将制备出的IPN与构件的成型进行分离，由此产生了LIPN（20世纪60~70年代）。LIPN就是先将单体Ⅰ聚合形成“种子”胶粒，然后与单体Ⅱ的聚合体系进行混合，使单体Ⅱ再聚合，形成IPN结构。 虽然IPN结构特有的强迫互容作用，能使两种差异很大或具有不同功能的聚合物形成稳定的结合体，使其在性能上具有协同作用，但是其相分离的本质并没有改变。我们通过网络的选择、组分配比的优化以及工艺条件的改进来达到分散相分布相对均匀或两相连续的目的，只是效果没有预期的好。因此近年来，不少研究者曾对聚合物网络之间的交联进行了研究：通过加入第三组分，使网络之间产生交联，从而进一步改善了聚合物的综合性能。下面我就介绍一下一种三元IPN——CTC-IPN [1]。 2 共轭三组分IPN CTC-IPN是一种特殊的3组分IPN体系，其中一个组分作为公共网络与另外2个彼此不互穿但紧密接触的聚合物网络分别互穿和缠结，从而使后2种聚合物组分紧密结合在一起并使整个3组分聚合体系的性能得到显著改进，表现出明显的协同作用[2]。 CTC-IPN的这种特殊界面结构称为界面共轭互穿。利用CTC-IPN和界面共轭互穿的概念，贾德民等人进行了一系列的胶粉改性[4,5]、粘合、防水涂料、复合材料[6]等的研究，取得了良好的改性效果。下面就从制备方法、形态结构、性能等方面来具体介绍一下CTC-IPN。 2.1 CTC-IPN的制备 CTC-IPN因为是三元IPN，若直接将三种组分混合在一起，则要使分散相分布的比较均匀会比较困难，导致最后得到的IPN性能不好，所以它的制备通常分为两个步骤：1、先将其中两种组分混合均匀；2、再将另外一种组分和步骤1中得到的混合物一同混合均匀，最后得到CTC-IPN。 郭宝春[7]等研究的聚氨酯/聚甲基丙烯酸甲酯/废胶粉体系中，聚醚N220与TDI按一定比例在353K下预聚3h，然后得到的预聚物与MOCA、MMA、TAIC、BPO、DMA和DD按一定比例混合并强烈搅拌至半凝胶状，最后在383K下固化10h即得到PU/P(MMA-co-TAIC)-IPN。最后与胶粉混合，搅拌均匀后在同样的条件下固化成型，这就得到了PU/P(MMA-co-TAIC)/SRP-CTC-IPN（后用体系Ⅰ105±5）oC干燥1h，与A（苯酚）、B（甲醛）两种单体搅拌均匀。然后将NR在开炼机上混炼，薄通两次，待NR包辊后加入刚开始得到的改性胶粉和其他原料，混炼15min后压片下料即得到NR/AB/SRP-CTC-IPN（后用体系Ⅱ表示体系Ⅰ2所示），由图2(a)可以看出，PU/SRP的断面有许多亚微观孔洞和被拔出的胶粉粒子，这些孔洞是由于PU和SRP界面结合不好，胶粉粒子被拔出时形成的，而由图2(b)可以看出，PU/P(MMA-co-TAIC)/SRP-CTC-IPN三组分的断裂形貌呈梯田状，较均匀，未发现明显的胶粉粒子。这是由于PU和SRP界面结合较好，界面结合力较大，材料断裂时主要发生基体破坏，即从PU相