有机硅嵌段共聚物的合成表征及性能

以八甲基环四硅氧烷（D_4）为单体，α，ω-双（γ-氨丙基）四甲基二硅氧烷（DSX）为封端剂，在催化剂四甲基氢氧化铵硅醇盐的作用下，合成了五种不同分子量的α，ω-双（γ-氨丙基）聚二甲基硅氧烷预聚物（PSX）。预聚物分子量的测定结果表明，分子量的实验值接近理论值。以聚二甲基硅氧烷为软段，分别以聚芳酯（PAE）。聚酰亚胺（PI）为硬段合成了有机硅嵌段长短不同及含量不同的两类嵌段共聚物。1）PSX/PAE嵌段共聚分别采用界缩聚法和低温溶液法使酚酞、对苯二甲酰氯同端氨丙基聚硅氧烷预聚物合成了聚二甲基硅氧烷-聚对苯二甲酸酚酞酯嵌段共聚物。使用NMR对共聚物的组成分析以及测定共聚物粘度的结果表明，采用界面法不易得到有机硅含量较高、高产率、高分子量的共聚物，而低温溶液法却能给出高分子量、高产率及有机硅含量可控的嵌段共聚物。以IR、NMR对共聚物的结构、组成进行了表征，还以TEM观察了有机硅嵌段长短、含量的多少以及成膜溶剂对共聚物形态的影响。当共聚物中有机硅含量一定时，相分离程度随有机硅嵌段长度的减小而变小。在软硬段的组成比较大地偏离50/50时，共聚物中较多的组份形成连续相，且由于软硬段的溶解度参数相差较大，相容性不好而使共聚物在有机硅嵌段较短（(M-bar)_n = 915）的情况下发生相分离。TMA、DSC及动态力学试验表明，共聚物分别表现出软硬段的转变，且当软段的聚合度大于40时，出现聚二甲基硅氧烷的结晶和熔融转变。某些共聚物的力学强度接近或大于硬段聚芳酯，而断裂伸长率均大于聚芳酯。TGA分析指出，共聚物具有比较好的耐热性。对共聚物透气性的初步测试表明，嵌段共聚物的透气性主要表现出连续相聚合物的性质。2）PSX/PI嵌段共聚物由嵌段共聚物的IR谱表明环化反应完全，由NMR谱确定共聚物中有机硅的含量。由于PI与PSX的相容性很不好（Δδ = 11.7）。TEM观察结果表明共聚物在有机硅嵌段较短（(M-bar)_n = 915）时即发生相分离，且相分离的程度比聚芳酯要大。共聚物的DSC测试结果也证明了共聚物的两相结构，共聚物具有比较好的耐热性。此外，对有机硅嵌段较短的共聚物的透气性测试表明，共聚物在具有较好的透气性（P_(O_2)为10~(-9)cm~3(STP)cm/cm~2·sec·cmHg数量级）的同时，还呈现出比较好的氧氮分离能力（α_(H_2)~(O_2) > 2.5）。