罗通;王志东;徐若愚;龚方红
【摘 要】In this paper, random copolymer of methyl methacrylate and butyl acrylate was prepared via bulk polymerization. The influences of concentration of initiator, monomer ratio on the mechanical, optical, and other properties were investigated. The structure and properties of copolymers were characterized using ^1H NMR, DMA, and SEM. With the increasing content of butyl acrylate, the loss modulus decreased. When the content of butyl acrylate was 25%, the impact strength increased by 43 %, while light transmission remained at 92 %.%采用本体聚合法制备了甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯（MMA-BA）无规共聚物。考察了引发剂、单体配比对聚合物材料力学、光学及其他性能的影响。借助氢谱核磁共振、动态力学分析、扫描电子显微镜对共聚物的结构和性能进行了表征分析。结果表明，随着BA含量的增加，共聚物的损耗模量降低，链段的内摩擦阻力减小，链段运动能力加强；当MMA／BA配比为75／25（质量比，下同）时，材料的冲击强度提高了43％，同时透光率保持在92％以上。
【期刊名称】《中国塑料》
【年(卷),期】2011(025)012
【总页数】5页(P26-30)
【关键词】甲基丙烯酸甲酯;丙烯酸丁酯;自由基共聚;力学性能;结构 【作 者】罗通;王志东;徐若愚;龚方红
【作者单位】常州大学材料科学与工程学院,江苏常州213164;常州大学材料科学与工程学院,江苏常州213164;常州大学材料科学与工程学院,江苏常州213164;常州大学材料科学与工程学院,江苏常州213164
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ325.7
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是刚性硬质无透明材料，透光率达92%，雾度低于2%，是
优质有机透明材料。其具有良好的综合力学性能，在通用塑料中居前列，然而其断裂伸长率仅为2%～3%，因此力学性能特征基本上属于硬而脆的塑料，且具有缺口敏感性，在应力下易开裂［1］等缺点。
要改善PMMA的韧性，可以采取与其他单体共聚、掺入第二相粒子、外加增塑剂或双轴定向拉伸等方法［2］。本研究采用 MMA与BA进行本体自由基共聚，通过改变引发剂用量、单体配比得到了MMA－BA二元共聚物，利用红外光谱及氢谱核磁共振证实了共聚物的产生，研究了BA组分对共聚物静态和动态力学性能的影响，比较了添加BA组分前后透光率的变化，从而得到了韧性较好透光率较高的共聚物。
MMA、BA，化学纯，国药集团化学试剂有限公司；
偶氮二异（AIBN），化学纯，上海四试赫维化工有限公司；
四氢呋喃、无水乙醇，化学纯，国药集团化学试剂有限公司。
微机控制电子万能试验机，WDT30，深圳凯强利机械有限公司；
简支梁冲击试验机，XJJ－50，承德试验机有限公司；
扫描电子显微镜（SEM），JSM－6510，日本JEOL公司；
热变形维卡软化点测定仪，ZWK1302－1，深圳新三思材料检测有限公司；
塑料洛氏硬度计，XHR－150，上海材料试验机厂；
透光率及雾度测定仪，WGT－S，上海精科仪器厂；
紫外可见光分光光度计，UV2450，日本Shimadzu公司；
线圈电阻动态力学分析仪，DMA8000，美国PE公司；
核磁 共 振 波 谱 仪 （NMR），Bruker Avance Ⅲ（500MHz），瑞士布鲁克公司；
傅里叶红外光谱仪（FT－IR），Avatar 370，美国热电尼高力仪器公司；
凝胶渗透谱仪，RI2414、DAWN HELEOS，美国Waters、Wyatt公司。
原料预处理：MMA、BA使用前减压蒸馏，AIBN进行无水乙醇重结晶；
PMMA制备：分别按每100份MMA中添加0.05、0.10、0.15、0.20、0.25份引发剂 AIBN，搅拌升温制成PMMA，通过测定其相对分子质量及其分布和力学性能来确定AIBN的最佳用量；
MMA－BA共聚物制备：按单体配比 MMA/BA为90/10、85/15、80/20、75/25、70/30、65/35和60/40分别添加0.10份AIBN，在圆底烧瓶中混合均匀，搅拌并升温到85℃，当溶液变得黏稠时停止加热，冷却至室温，将预聚体灌入3mm模具并密封放入50℃烘箱缓慢聚合24h，当聚合物变为固体胶状时，升温到100℃再聚合1～2h，使其充分聚合，而后渐冷至室温，脱模即得到平滑的透明板材，将约1g聚合物溶解于四氢呋喃溶液，用无水乙醇沉淀，然后过滤干燥进行测试表征。 氢谱核磁共振（1 H－NMR）分析：用氘代氯仿作为溶剂，四甲基硅烷（TMS）内标，频率为500Hz，测试温度为25℃；
FT－IR分析：用衰减全反射法直接扫描样品的表面，测试波长范围为4000～370cm－1；
相对分子质量用凝胶渗透谱GPC测定，以四氢呋喃为流动相，流速为1mL/min，柱温为25℃，标样为聚苯乙烯（PS）；
按GB/T 1043—1993测试材料的简支梁无缺口冲击性能，摆锤速度为2.9m/s；
按GB/T 1040—1992测试材料拉伸强度，拉伸速率为50mm/min；
溴敌隆按GB/T 1633—2000测试材料的维卡软化点温度，升温速率为50℃/h，砝码载荷为10N；
按GB/T 2410—1980测试材料的透光率及雾度，试样尺寸为50mm×50mm×3mm，温度25℃；
按GB/T 9342—1988测试材料的硬度；
不真正连带责任SEM分析：真空条件下将冲击样品断面镀金，放大500倍，观察样品断面微观形态；
采用紫外可见光分光光度计测试材料透光率随波长的变化，试样为固体，波长范围为190～900nm；
动态力学性能测试：采用单悬臂弯曲模式，频率为1Hz，升温速率为3℃/min，温度扫描范围为25～180℃。
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图1为纯PMMA及MMA－BA共聚物的衰减全反射FT－IR，其中2955cm－1处对应的是C—H伸缩振动吸收峰，1723cm－1和1144cm－1处分别对应的是C O和C—O伸缩振动吸收峰。由于MMA与BA具有相同的官能团，区别仅仅是BA侧链上具有更多的—CH2基团，因此图中C—H与C O吸收峰比值的增加，可以确定BA组分参与了的共聚反应。
因为MMA与BA只在侧链上有所不同，所以可以从侧链到用来表征两者的特征基团。经过比较发现MMA侧链上存在—OCH3，而BA侧链上则是—OCH2，这两种氢的化学位移分别为3.6和4.0。从图2可以看出，曲线2在3.6和4.0处均有化学位移峰，因此也可以确定该共聚物是由MMA与BA共聚而成的。
从图3可以看出，随着引发剂用量的增加，PMMA相对分子质量先明显降低，当引发剂用量大于0.15份后下降速率变慢，PMMA的数均相对分子质量）由1.85×105降到1.0×105，这是因为增加引发剂浓度产生了更多的活性自由基，而单体浓度有限，所以聚合度就相应降低；另外，从图中还可以看出，相对分子质量分布/）随着引发剂用量的增加而变宽。
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从图4可以看出，随着引发剂用量的减少，PMMA的相对分子质量增大，拉伸强度变化不明显，只是在引发剂用量小于0.15份时略微增加，且加入0.1份AIBN时拉伸强度最大，为62.
6MPa；无缺口冲击强度则略有上升，加入0.05%AIBN时最大，为16.0kJ/m2。综上可知，减少引发剂的用量有利于提高聚合物材料的力学性能，所以引发剂浓度选用0.05～0.1份比较合适。
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