PMMA基体组成调控对其增韧的影响

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聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是刚性无定形聚合物,具有优异的耐紫外线性能与光学性能使PMMA被广泛的应用于日常生活中多个领域。PMMA的主要缺点是脆性以及对缺口的敏感性,因此对PMMA的增韧改性研究一直很受研究人员的关注。本论文利用乳液聚合方法合成了以聚丁二烯橡胶(PB)为核,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为壳的PB-g-MMA核壳粒子增韧剂,核壳比控制为80/20,将其用于PMMA树脂的增韧。由于PMMA基体树脂缠结密度低,增韧PMMA断裂过程中产生银纹,因此很难达到较高的冲击强度。因此,本文将与PMMA具有良好相容性的聚碳酸酯(PC)、聚偏氟乙烯(PVDF)分别引入到PMMA基体中,调控基体的链缠结密度,从而获得更好的冲击强度。研究结果表明,在PMMA/PB-g-MMA共混体系中,当PB-g-MMA含量为20wt%,PC含量为0%时,PMMA的冲击强度从9J/m提高到29J/m,增加了近2倍。基体中随着PC含量的增加,材料的冲击韧性不断提高,当PC含量为40wt%时,共混物的冲击强度达到51J/m,PMMA的冲击性能提高了4倍。另一方面,在体系中加入Mg O促进PC与PMMA的酯交换反应,结果共混物表现出更高的冲击韧性。断裂机理表明,PB-g-MMA增韧PMMA共混物主要以银纹方式发生断裂,PC的引入能够使共混物发生剪切屈服断裂,提高了材料的韧性。在PMMA/PVDF体系中,当PB-g-MMA含量为20wt%,基体为PMMA树脂时,共混物的冲击强度为30J/m。基体中随着PVDF含量的增加,材料的冲击韧性不断提高,当PVDF含量为40wt%时,共混物的冲击强度高达300J/m。断裂机理表明,PVDF的引入可以使PMMA共混物发生剪切屈服断裂,吸收大量的冲击能,提高了材料的韧性。此外,固定PVDF含量为30wt%,改变共混物中PB-g-MMA核壳粒子的含量。研究发现随着核壳粒子含量的增加,共混物的冲击强度逐渐提高。当PB-g-MMA含量为30wt%时,材料冲击强度接近350J/m。增韧机理表明,橡胶粒子的空洞化和基体的剪切屈服是导致材料发生韧性断裂的根本原因。因此,通过在PMMA基体中引入PC、PVDF显著提高了PB-g-MMA对PMMA的增韧效率,获得了冲击韧性优异的PMMA共混材料。
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