2.1.3 BAMO共聚竞聚率测定

2.1.3 BAMO共聚竞聚率测定

1.测定原理

竞聚率是控制共聚醚链化学组成的重要参数。求取竞聚率,首先要测定几个不同配料比下反应所得共聚物或残留单体的组成。根据共聚醚链中的特征基团或元素,选用特定的分析方法进行测定;反应中的残留单体可采用气相色谱方法进行测定[2]

采用画图法,根据共聚醚组成微分方程式(2-5)求解单体竞聚率R1和R2是常用方法之一。设x和y分别是聚合反应体系中单体浓度之比和单体浓度消耗速率之比,其表达式如式(2-8)所示:

式中,α 为大于零的任意一个常数。

继续定义两个新变量η 和ξ,其分别为:

则式(2-12)变为:

ξ只能在(0,1)区间取一个正值。根据实验数据绘制η-ξ直线,外推直线至ξ = 0,依据截距和斜率分别求取-R2/α和R1。α 为区间(0,1)间均匀分布数据,可如下选取α 值:

式中,FM是函数F的最大值,Fm是函数F的最小值。

2.测定方法

将称量好的单体、溶剂和二元醇起始剂加入反应容器中,通过磁力搅拌器搅拌。升温至理想温度后,加入称量好的三氟化硼醚化物催化剂,开始开环聚合。达到一定转化率时(15%~50%),用注射器抽取样品(1 mL),将其放入预先称重2 mL容量瓶中,记录该样品重量。然后向容量瓶中加入一定量内标物(壬烷、甲苯等),用含水的二氯甲烷将容量瓶中的液体补足至刻度线,终止聚合反应。通过气相色谱确定聚合样品中残留单体量。由此可以获得[M1]、[M2]、d[M1]和d[M2],得到η-ξ图和竞聚率。

图2-1 BAMO/AMMO的η-ξ图

通过上述方法,图2-1给出了BAMO/AMMO共聚时瞬时的ŋ-ξ图,由式(2-14)即可求取其竞聚率。室温条件下,基于阳离子开环聚合的部分环氧丁环单体对的竞聚率见表2-1。需要特别强调的是,单体竞聚率测定结果与实验条件紧密相关。

表2-1 室温条件下典型单体对共聚竞聚率[3]

注:BEMO:3,3-双(乙氧基甲基)氧杂丁环;AMMO:3-叠氮甲基-3-甲基氧杂丁环;OX:氧杂丁环;NMMO:3-硝酸酯基甲基-3-甲基氧杂丁环;BMMO:3,3-二(甲氧基甲基)氧杂丁环;BAMO:3,3-二(叠氮甲基)氧丁环;OMMO:3-辛氧基甲基-3-甲基氧杂丁环;BNMO:3,3-二(硝酸酯甲基)氧杂丁环;THF:四氢呋喃;NOMMO:3-硝甲基-3-甲基氧杂丁环;MNAMMO:3-甲基硝胺基甲基-3-甲基氧杂丁环;AZOX:3-叠氯基氧杂丁环。