[发明专利]一种降低聚苯乙烯类聚合物热降解温度的方法

说明书

技术领域

 本发明属于聚苯乙烯类聚合物材料性能应用领域，涉及一种提高聚苯乙烯类聚合物热降解性能方法，特别涉及一种降低聚苯乙烯类聚合物热降解温度的方法。

背景技术

近来，聚苯乙烯类聚合物热降解材料被广泛应用于可控核聚变领域中，而核能作为清洁高效的能源，对于平衡能源供需，降低环境污染问题具有重要意义。目前，激光惯性约束聚变实验采用空心微球作为燃料容器，其中聚苯乙烯类聚合物降解材料可通过降解芯轴技术来制备高品质可控核聚变靶丸材料，对实现可控热核聚变能源在国防、基础科学研究等方面的应用具有积极意义。

目前，影响聚苯乙烯类聚合物热降解性能主要有有内、外两种因素；其中内在因素包括：（1）分子量大小及分布的影响。一般情况下，聚苯乙烯类聚合物降解温度会随分子量的增大而降低，相对分子质量分布宽的聚苯乙烯类聚合物热稳定性也较差；（2）聚合方式的影响。自由基聚合和阴离子聚合所造成的聚苯乙烯类聚合物链结构规整度的不同，从而引起降解温度和降解机理的改变；（3）聚苯乙烯类聚合物组成及聚集状态、链段结构的影响。聚苯乙烯类聚合物的组成不同，化学键的强度不同，结合能低的键容易在外因作用下断裂，如头-头（或称尾-尾）键接和碳双键这些聚苯乙烯类聚合物链结构的弱点，成为降解的发生点；（4）外加添加剂等杂质的影响。大多数杂质会加速聚苯乙烯类聚合物的降解，如一些过氧化物，它们是引发自由基反应的引发源。而外在因素包括：（1）升温方式及升温速率、时间的影响。动态升温或恒温、升温速率的快慢都会影响降解温度；（2）反应气氛的影响。

近年来对聚苯乙烯类聚合物热降解的研究主要集中在外在因素上，然而升温速率、升温方式及反应气氛对聚苯乙烯类聚合物热降解性能的提高都是有局限的，不能较大降低聚苯乙烯类聚合物降解温度使其广泛应用。并且，改变聚苯乙烯类聚合物材料本体结构和性能的方式对聚合工艺和其他应用领域会造成成本上及技术上的难题；最后，通过外加添加剂的方式可能会极大改善聚苯乙烯类聚合物的热降解性能，但杂质的引入增加了降解过程的不确定性，不同程度的影响聚苯乙烯类聚合物本身降解机理与主要降解产物。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种降低聚苯乙烯类聚合物热降解温度的方法。

本发明的降低聚苯乙烯类聚合物热降解温度的方法，依次包括以下步骤：

a. 将聚苯乙烯类聚合物与有机溶剂配制成溶液，再加入添加剂；

b. 将步骤a所得聚苯乙烯类聚合物溶液在旋转涂膜机上进行涂膜，制备出膜厚为0.1 mm~1 mm的聚苯乙烯类聚合物薄膜；

c. 将聚苯乙烯类聚合物薄膜真空加热干燥；

d. 将干燥后的聚苯乙烯类聚合物薄膜进行热降解。

步骤a溶液中的聚苯乙烯类聚合物的质量百分比为2 %~15 %；添加剂的量是聚苯乙烯类聚合物质量的0.1 %~3 %；

步骤b控制旋转涂膜速度为1000~6000 r/min，旋涂时间10~100 s。

步骤c控制反应温度为30 oC~70 oC，真空干燥时间为12 h以上。

步骤d控制热降解温度为50 oC~650 oC。

所述聚苯乙烯类聚合物材料为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚α-甲基苯乙烯中的一种；所述有机溶剂选自甲苯、氟苯、四氢呋喃中的一种；

所述添加剂为自由基引发剂、偶氮类引发剂或过氧类引发剂中的一种。

本发明通过加入一种能在低温分解的添加剂，后产生自由基，自由基与聚苯乙烯类聚合物主链作用，使聚苯乙烯类聚合物断链发生降解。由于低温产生的自由基能有效促进聚苯乙烯类聚合物发生降解，可大幅度降低聚苯乙烯类聚合物热降解温度，并且，该添加剂只起到催化作用，不会改变聚苯乙烯类聚合物本身降解机理及主要降解产物。

本发明在不改变添加剂与聚苯乙烯类聚合物本体性质的前提下，通过简便有效的方式将添加剂与聚苯乙烯类聚合物充分混合，后在热分析仪器上进行降解，表征其热降解温度及其他降解性能。

能在低温下分解产生自由基的物质是一种自由基引发剂，是偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈的偶氮类引发剂或过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化苯甲酸叔丁酯的过氧类引发剂中的一种。