一种高玻璃化温度共聚物的合成方法
阅读说明：本技术 一种高玻璃化温度共聚物的合成方法 (Synthesis method of high glass transition temperature copolymer ) 是由 徐卫红 李正辉 李颖 胡敏杰 肖勋文 王斌 房江华 于 2021-01-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高玻璃化温度共聚物的合成方法,其特征在于包括有以下步骤：(1)将聚合单体苯乙烯、马来酸酐、4-乙烯基吡啶加入到反应容器中,计入溶剂溶解；(2)在反应容器中加入引发剂,在90～120℃下反应1～4h；(3)将反应得到的产物倒入乙醇溶液中,得到的沉淀物用乙醇洗涤,干燥后即得到所需的高玻璃化温度共聚物。与现有技术相比,本发明制得的高玻璃化温度共聚物的韧性高、应用范围广。(The invention discloses a synthesis method of a copolymer with high glass transition temperature, which is characterized by comprising the following steps: (1) adding polymerization monomers of styrene, maleic anhydride and 4-vinylpyridine into a reaction vessel, and counting the solvent for dissolution; (2) adding an initiator into a reaction container, and reacting for 1-4 h at 90-120 ℃; (3) and pouring the product obtained by the reaction into an ethanol solution, washing the obtained precipitate with ethanol, and drying to obtain the required copolymer with high glass transition temperature. Compared with the prior art, the high glass transition temperature copolymer prepared by the invention has high toughness and wide application range.)
技术领域
本发明涉及共聚物合成技术领域，具体指一种高玻璃化温度共聚物的合成方法。
背景技术
高分子聚合物应用对人们的生活和生产产生了深刻的影响，苯乙烯均聚物和苯乙烯共聚物是一类工程塑料，被广泛应用各种领域，但由于其相对低的玻璃化温度(100℃左右)，限制了苯乙烯均聚物和苯乙烯共聚物进一步的拓展其应用领域。
所以有人对苯乙烯聚合物进行共聚，如专利申请号为US88134778(公布号为US4145375A)的发明专利《MAKING STYRENE/MALEIC ANHYDRIDE COPOLYMERS BYSUSPENSION POLYMERIZATION》将苯乙烯与马来酸酐共聚，获得了具有高玻璃化温度的共聚物。
但是上述聚合物性能有所下降，特别是脆性更大，应用范围变窄。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种韧性高、应用范围广的高玻璃化温度共聚物的合成方法。
本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种高玻璃化温度共聚物的合成方法，其特征在于包括有以下步骤：
(1)将聚合单体苯乙烯、马来酸酐、4-乙烯基吡啶加入到反应容器中，计入溶剂溶解；
(2)在反应容器中加入引发剂，在90～120℃下反应1～4h；
(3)将反应得到的产物倒入乙醇溶液中，得到的沉淀物用乙醇洗涤，干燥后即得到所需的高玻璃化温度共聚物。
优选地，所述苯乙烯与所述马来酸酐的摩尔比为1：0.1～0.3；所述苯乙烯与所述4-乙烯基吡啶的摩尔比为1：0.1～0.2；所述引发剂的用量为所述聚合单体总重量的0.3～1.5％。
进一步，所述引发剂的用量为所述聚合单体总重量的0.7～1.0％。
优选地，各聚合单体的摩尔数之和与所述溶剂的用量比为0.015摩尔：10～30毫升。
优选地，所述的溶剂为二甲苯、苯甲醚、环己酮中的至少一种。
优选地，所述的引发剂包括有过氧化甲酸和偶氮二异丁腈，所述过氧化甲酸与所述偶氮二异丁腈的摩尔比为0.1～0.3：1。
进一步，所述过氧化甲酸与所述偶氮二异丁腈的摩尔比为0.2：1。
优选地，所述的高玻璃化温度共聚物的玻璃化温度大于145℃。
与现有技术相比，本发明的优点在于：将4-乙烯基吡啶与苯乙烯、马来酸酐共聚，获得苯乙烯、马来酸酐和4-乙烯基吡啶三共聚物，保留了相对高的玻璃化温度，同时具有较好韧性，可以扩大应用范围。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的聚合物的热差分析图谱；
图2为本发明实施例2制得的聚合物的热差分析图谱；
图3为本发明实施例3制得的聚合物的热差分析图谱；
图4为本发明实施例4制得的聚合物的热差分析图谱。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
(1)将0.01摩尔苯乙烯、0.003摩尔马来酸酐和0.002摩尔4-乙烯基吡啶加入到单口玻璃聚合瓶中，加20ml二甲苯溶解；
(2)按过氧化甲酸、偶氮二异丁腈摩尔比为0.2:1配制引发剂，引发剂量为苯乙烯、马来酸酐和4-乙烯基吡啶三者总重量的0.8％，将引发剂加入上述单口玻璃聚合瓶中，恒温在120℃，反应3小时；
(3)产物倾入乙醇溶液中使共聚物沉淀，沉淀物用乙醇洗涤，真空干燥后，即得到苯乙烯、马来酸酐和4-乙烯基吡啶三元共聚物。
计算反应收率为85.4％，聚合物的热差分析图谱如图1所示，测得聚合物玻璃化温度为184.17℃。
实施例2：
(1)将0.01摩尔苯乙烯、0.001摩尔马来酸酐和0.002摩尔4-乙烯基吡啶加入到单口玻璃聚合瓶中，加20ml二甲苯溶解；
(2)按过氧化甲酸、偶氮二异丁腈摩尔比为0.1:1配制引发剂，引发剂量为苯乙烯、马来酸酐和4-乙烯基吡啶三者总重量的1.0％，将引发剂加入上述单口玻璃聚合瓶中，恒温在110℃，反应4小时；
(2)产物倾入乙醇溶液中使共聚物沉淀，沉淀物用乙醇洗涤，真空干燥后，即得到苯乙烯、马来酸酐和4-乙烯基吡啶三元共聚物。
计算反应收率为75.7％，聚合物的热差分析图谱如图2所示，测得聚合物玻璃化温度为149.33℃。
实施例3：
(1)将0.01摩尔苯乙烯、0.003摩尔马来酸酐和0.001摩尔4-乙烯基吡啶加入到单口玻璃聚合瓶中，加20ml环己酮溶解；
(2)按过氧化甲酸、偶氮二异丁腈摩尔比为0.3:1配制引发剂，引发剂量为苯乙烯、马来酸酐和4-乙烯基吡啶三者总重量的1.5％，将引发剂加入上述单口玻璃聚合瓶中，恒温在90℃，反应2小时；
(3)产物倾入乙醇溶液中使共聚物沉淀，沉淀物用乙醇洗涤，真空干燥后，即得到苯乙烯、马来酸酐和4-乙烯基吡啶三元共聚物。
计算反应收率为66.2％，聚合物的热差分析图谱如图3所示，测得聚合物玻璃化温度为161.55℃。
实施例4：
(1)将0.01摩尔苯乙烯、0.003摩尔马来酸酐和0.002摩尔4-乙烯基吡啶加入到单口玻璃聚合瓶中，加20ml苯甲醚溶解；
(2)按过氧化甲酸、偶氮二异丁腈摩尔比为0.3:1配制引发剂，引发剂量为苯乙烯、马来酸酐和4-乙烯基吡啶三者总重量的0.3％，将引发剂加入上述单口玻璃聚合瓶中，恒温在100℃，反应1小时；
(3)产物倾入乙醇溶液中使共聚物沉淀，沉淀物用乙醇洗涤，真空干燥后，即得到苯乙烯、马来酸酐和4-乙烯基吡啶三元共聚物。
计算反应收率为69.8％，聚合物的热差分析图谱如图4所示，测得聚合物玻璃化温度为179.82℃。
另外，在0.01摩尔苯乙烯、0.003摩尔马来酸酐和0.001摩尔4-乙烯基吡啶摩尔比下获得的共聚物，采用PTM7251-C型摆锤冲击试验机，按照ISO179进行测试，缺口冲击强度大于2.7KJ/m2。
通过上述数据可以看出：将4-乙烯基吡啶与苯乙烯、马来酸酐共聚，获得苯乙烯、马来酸酐和4-乙烯基吡啶三共聚物，保留了相对高的玻璃化温度，同时具有较好韧性，可以增加应用范围。
注：
(1)上述过氧化甲酸均以质量浓度为30％的乙醚溶液的形式加入；
(2)反应收率的计算方法为三元共聚物重量/共聚单体总重量×100％；
(2)玻璃化温度测试方法：仪器：TA差示扫描量热仪DSC Q2000；测试条件：氮气气氛中，从40℃开始，以10度/分升温至200℃，绝热稳定3分钟，以10度/分降温至-40℃，绝热稳定3分钟，以10度/分升温至200℃；取第三段升温曲线进行分析。