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本文通过控制丙烯腈和丙烯酸甲酯共聚反应中单体的添加速率,对目标共聚物的结构进行调控,以获得具有良好可熔融加工性的丙烯腈/丙烯酸甲酯共聚物。本论文分别采用水相沉淀聚合法一次加料、三次加料、五次加料和滴加的方式制备了系列投料比为85/15 mol%的丙烯腈/丙烯酸甲酯(85/15 AN/MA)共聚物;通过乳液聚合法制备投料比为85/15 mol%的AN/MA共聚物,在破乳阶段加入不同含量的光热转换复合陶瓷氧化锡锑(ATO)包裹二氧化钛(TiO2)(以下简称ATO/TiO2),得到不同ATO/TiO2含量的85/15 AN/MA共混物,并采用熔融加工工艺制备了光热转换中空纤维。借助傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热分析仪(DSC)、热重分析仪(TG)、核磁共振谱仪(NMR)、X-射线衍射仪(XRD)、熔融指数仪(MI)、流变仪、扫描电子显微镜(SEM)等测试方法对得到的AN/MA系列共聚物、共混物、初生中空纤维的结构与性能进行了分析和研究,还利用红外灯和测温计对光热转换中空纤维的光蓄热性及保温性进行了测试。研究结果表明:
(1)采用水相沉淀聚合法以四种加料方式制备85/15 AN/MA共聚物,所得产物的组成均与投料比接近;三次加料所得共聚物的特性粘度为0.56 dL/g,接近可熔融加工AN/MA共聚物的目标粘度。
(2)共聚物中AN单元的数均序列长度为8.00~10.53,随着加料次数的增加而减小;共聚物的玻璃化转变温度(Tg)在83.8~87.6℃之间,分解温度(Td)在316.6~323.9℃之间,两者的变化趋势也均随着加料次数的增加而减小。
(3)ATO/TiO2的加入,对共聚物的热性能产生了一定的影响,随着ATO/TiO2含量的增加,Tg和Td均呈先上升后下降的趋势。ATO/TiO2含量为3 wt%时,共混物的热稳定性最好,Tg和Td分别为79.8℃和315.6℃。
(4)ATO/TiO2的添加量影响纤维的光蓄热性,随着添加量的增加,纤维的光热转换能力也随之增加,ATO/TiO2含量达到3 wt%后光热转换能力最强,红外灯照射后其温度比未添加ATO/TiO2的AN/MA共聚物中空纤维高4.8℃;但ATO/TiO2含量继续增加时,其光蓄热性不再增加,反而有下降的趋势。
(5)85/15 AN/MA共聚物光热转换中空纤维较85/15 AN/MA共聚物纤维具有更好的光蓄热性和保温性能,降温后,其温度仍高出1.0~1.3℃。