基于ADMET和超支化技术制备聚合物增容剂研究界面失效机理

Added graft and block copolymers to immiscible blends system as compatibilizers is an important method to control interface and phase morphology, which are internal factors to determine properties of polymer alloy. The failure mechanisms of interface are determined by the degree of polymerization (N) and the areal chain density of block copolymer chains at the interface (∑). With low degree of polymerization, the interface failed by pull-out of short chains from matrix, even if at high areal chain density. For very high degree of polymerization, the chains are entangled with matrix effectively. But the maximum areal density of copolymer chains can be achieved at the interface is low due to the influence of kinetics, so fracture occurs by chain scission rather than chain disentanglement. In view of existing problems above, we combine Acyclic Diene Metathesis (ADMET) with hyperbranch polymerization technique. By this way, hyperbranched structures are introduced into well-defined architectures of side-chains of functionalized polyethylenes or both ends of the chain of linear polyethylenes. Thus, the crystallinity of linear polyethylene can be combined with low viscosity, high flow and a large number of end functional groups of hyperbranched structure, avoiding the interface failed by chain pull-out from matrix or chain scission. As a result, our research will enrich and develop the theory of polymer compatibilization.

界面及相形态是决定聚合物合金性能的内在因素，而在不相容的共混体系中加入接枝和嵌段聚合物增容剂是控制界面及相形态的重要手段。界面失效的机理主要取决于增容剂的聚合度和面密度两个因素，当聚合度较低时，分子链易从本体中拔出而导致界面失效，即使增加面密度也是如此。虽然提高聚合度可以使增容剂的分子链与本体产生有效链缠结，但提高聚合度也限制了分子链的运动，从而导致在界面处能够达到的面密度降低，此时增容剂分子链虽然不会发生解缠结，但会因断链而使界面失效。本项目研究基于以上存在的问题，在深入分析共混组分的结构特征的基础上，将非环二烯异位聚合技术（ADMET）和超支化技术有机结合起来，在结构明确的功能聚烯烃的侧链或线性聚乙烯链两端引入超支化结构，从而结合了线性聚乙烯的结晶性和超支化结构的低粘度、高流变、大量末端官能团等优点，避免增容剂分子链从本体中拔出和断链而导致界面失效，进而丰富和发展聚合物增容理论。

线性-超支化杂化共聚物是一类新型拓扑结构的聚合物，是由超支化结构单元和线性结构单元组合而成。超支化结构的流变行为、结晶性能、玻璃化转变、熔融温度以及相形态等方面都不同于线性结构，因此，超支化结构与线性结构的结合也将赋予线性-超支化聚合物既不同于线性聚合物、超支化聚合物，也不同于传统的嵌段和接枝共聚物的特性。目前，已有很多线性-超支化嵌段共聚物的报道，但关于线性-超支化接枝共聚物的报道则很少。在已报道的结构中，线性嵌段主要是极性的聚氧化乙烯和非晶的聚苯乙烯两大类，而用途广泛的线性聚乙烯还从没有用来作为线性-超支化共聚物的线性段的尝试。由于聚乙烯具有很多基于其结晶性能的优点，若能制备出聚乙烯基的线性-超支化聚合物，不但可以探讨其结构与性能的关系，而且具有共混增容，聚合物表面改性等潜在应用。.我们采用配位共聚合、开环超支化聚合、非环二烯易位聚合以及点击化学的方法，将极性、结晶的聚乙烯作为主链或嵌段，把超支化的结构成功的引入到聚乙烯的末端或支链上，通过改变反应条件，可控的得到了一系列线性-超支化接枝或嵌段共聚物。我们详细研究了超支化结构与聚乙烯结构相结合后，聚合物在热性能、结晶性能、流变性能、聚合物亲水性以及作为共混增容剂等方面的性质。.本项目已发表基金号标注的SCI学术论文3篇，申请中国发明专利4项，另有2-3篇文章准备中。参加了亚洲聚烯烃学术研讨会（APO2013）、国际高分子化学研讨会（PC2014）和美国化学会年会（ACS2014）墙报展讲。依托本项目培养了硕士研究生2名。