接枝共聚法制备聚乙二醇(PEG)_聚乙烯醇(PVA)高分子固-固相变材料性能研究.pdf

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1、Vol.26高等学校化学学报No.12005年1月CEMICALJURNALFCINESEUNIVERSITIES170~174接枝共聚法制备聚乙二醇(PEG)/聚乙烯醇(PVA)高分子固-固相变材料性能研究张梅那莹姜振华(吉林大学化学学院长春130023)摘要用接枝共聚法将具有相变特征的聚乙二醇(PEG)接枝到具有较高熔点的聚乙烯醇(PVA)主链上得到了系列性能稳定的PEG/PVA高分子固-固相转变材料用DSCWAD和PM对其相变行为及形态结构进行了研究.结果表明该材料呈现出可逆的固-固相转变特性其结晶峰值温度和相变焓比纯PEG低接枝率对相变温度和归一化相

2、变焓影响不大接枝率只影响结晶与熔融行为不影响结晶结构.关键词聚乙二醇聚乙烯醇固-固相变接枝共聚结晶中图分类号631文献标识码A文章编号0251-0790(2005)01-0170-05高分子固-固相转变材料是近年来新兴的课题其主要优点是体积变化小在发生相转变时不出现液态可以减少对容器的要求甚至完全不需要容器直接作为结构材料使用可以简化工艺和降低成本[1~4.目前制备高分子相变材料主要采用物理法(如吸附封装或物理共混)和化学法.化学法主要采用接枝共聚或嵌段共聚的方法.接枝共聚是在一种高熔点的高分子上化学键接上另一种低熔点的高分子支链而形成共聚物.将结晶性高分子

3、长链的链端通过化学反应接枝在另一种熔点较高强度大结构稳定的骨架高分子上在加热过程中当低熔点的结晶性高分子支链发生从晶态到无定形态的相转变时由于高熔点的高分子主链尚未融化限制了低熔点高分子的宏观流动保持材料的整体固体状态从而可以利用低熔点高分子支链的相转变来实现固态相变储能的目的[4~6.本文将具有相变特征的聚乙二醇(PEG)接枝到具有较高熔点的聚乙烯醇(PVA)主链上得到了系列性能稳定的高分子固-固相转变材料并对其相变行为热稳定性及形态结构进行了研究.1实验部分1.1材料聚乙二醇(PEG)M化学纯中国医药集团上海化学试剂公司聚W=10002000400060

4、00乙烯醇(PVA)化学纯北京有机化工厂甲苯-24-二异氰酸酯(TDI)化学纯上海试剂一厂二甲基甲酰胺(DMF)分析纯天津天泰精细化学品有限公司丙酮分析纯.1.2接枝共聚物的制备先使TDI与PEG的端羟基反应再将其接枝在PVA的主链上形成梳状的或交联网状的结构.具体制备过程如下:将干燥过的PEG加热熔融在70下加入化学计量的TDI和微量的催化剂搅拌混均反应1h将预聚物溶于DMF中制成质量分数为40%的溶液再将质量分数为5%的PVA-DMF溶液缓慢加入预聚物溶液中搅拌使之混合均匀产物呈凝胶状于70烘箱中反应4h.用丙酮抽提10h除去过量预聚物将纯化后的产物置于

5、真空烘箱中24h使溶剂彻底挥发.1.3表征德国Bruker公司Vector22型红外光谱仪扫描范围4000~400cm-1-1分辨率4cmBr压收稿日期:2003-12-29.基金项目:国家自然科学基金(批准号:50203004)资助.联系人简介:姜振华(1961年出生)男博士教授博士生导师主要从事多相高分子材料研究.E-mail:jiangZhenhuaemail.jlu.cnNo.1张梅等接枝共聚法制备聚乙二醇(PEG)/聚乙烯醇(PVA)高分子固-固相变材料性能研究171片;用METTLERTOLEDODSC821e仪测定接枝共聚物的相变温度与相变焓氮

6、气100mL/min流速升降温范围0100升降温速率10/min;日本理学D/maX-YA型转靶X射线衍射仪功率12kWCUKONi滤片石墨单色器工作电压40kV电流180mA20=450;用德国LeicaDMLP型偏光显微镜将样品涂膜置载玻片上在热台上加热至熔融以10/min降温观察样品结晶形态.2结果与讨论2.1接枝共聚物的制备用不同分子量的PEG按照不同的质量分数进行接枝共聚反应按照增重法计算接枝率[78]计算公式为G=(m式中m和m分别为PVA质量和接枝共聚物纯化后的质量.1/m0-1)>100%01表1给出了不同分子量PEG及不同质量分数PEG/P

7、VA获得反应产物的接枝率.从表1可以看出除各别组分外接枝率随着PEG含量的增加而增大.由于不同分子量PEG采用相同质量分数分子量越大摩尔数越小接枝到PVA主链的机会也越少体现出在相同质量分数下随着分子量增大接枝率下降.ale1GraftratiosofdifferentmolecularweightsanddifferentmassfractionsofPVA-g-PEGpolymersGraftratiosofpolymers(%)z(PEG)(%)z(PVA)(%)MPEG=1000MPEG=2000MPEG=4000MPEG=6000901017251

8、53001598020297286267977030