固相接枝法制备高熔体强度聚丙烯的研究

论文摘要

聚丙烯（PP）是一种应用广泛的通用塑料,具备许多优异的性能。但由于聚丙烯只有线性链结构,表面活化能低,难染色,润湿性差,并且与极性材料的相容性很差,这些缺点严重限制了PP的推广应用。本研究采用固相接枝法制备高熔体强度聚丙烯（HMSPP）来改善PP的性能。本文采用双单体固相接枝技术,对聚丙烯进行化学改性,以过氧化苯甲酰（BPO）作为引发剂,马来酸酐（MAH）和苯乙烯（St）作为接枝共聚单体。系统研究了引发剂、单体的用量和摩尔比、反应温度和反应时间对接枝反应的影响,确定了制备高熔体强度聚丙烯的最佳工艺条件。然后,通过测定熔点、熔体流动速率（MFR）、力学性能和红外光谱等对其结构进行了表征。最后将PP接枝物作为增容剂添加到PP/PA6复合材料中,研究了PP接枝物的含量对复合材料的熔体流动速率和力学性能的影响。接枝物的红外谱图表明MAH和St单体接枝到PP大分子主链上,形成PP-g-（St-MAH）结构。聚丙烯固相接枝马来酸酐和苯乙烯的最佳工艺条件为:界面剂为二甲苯;反应温度125℃;反应时间1h;BPO用量为PP用量的2%（w/w）;单体摩尔比n（St）/n（MAH） =1.2:1;马来酸酐用量为PP用量的10%（w/w）。通过性能测试可知,产品的熔点降低,熔程变宽,密度增大。熔体流动速率降低,拉伸性能和冲击性能显著提高。最后,将接枝聚丙烯作为相容剂,用于PP/PA6共混体系,研究发现:PP-g-（St-MAH）使PP/PA6的相互作用增强,MFR明显降低;拉伸强度和缺口冲击强度都有不同程度的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 创新点摘要
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 PP 接枝改性方法及其特点
• 1.2.1 溶液接枝
• 1.2.2 熔融接枝
• 1.2.3 辐射接枝
• 1.2.4 悬浮接枝
• 1.2.5 固相力化学接枝
• 1.2.6 固相接枝
• 2流体技术'>1.2.7 超临界CO₂流体技术
• 1.3 PP 固相接枝改性基础
• 1.4 PP 固相接枝聚合机理
• 1.4.1 单一单体接枝PP 反应机理
• 1.4.2 多单体接枝PP 反应机理
• 1.5 PP 固相接枝反应的影响因素
• 1.5.1 引发剂对接枝反应的影响
• 1.5.2 反应温度对接枝反应的影响
• 1.5.3 反应时间对接枝反应的影响
• 1.5.4 单体用量对接枝反应的影响
• 1.5.5 催化剂对接枝反应的影响
• 1.5.6 界面剂对接枝反应的影响
• 1.5.7 单体加入方式对接枝反应的影响
• 1.5.8 其它因素对接枝反应的影响
• 1.6 PP 固相接枝改性研究进展
• 1.7 HMSPP 国内外研究开发现状
• 1.7.1 国外研究和开发现状
• 1.7.2 国内研究和开发现状
• 1.8 本研究的目的、内容及意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验设备
• 2.3 高熔体强度聚丙烯的制备
• 2.3.1 HMSPP 的制备原理
• 2.3.2 原料预处理
• 2.3.3 HMSPP 制备方法
• 2.3.4 HMSPP 的纯化
• 2.4 HMSPP 的结构表征
• 2.4.1 接枝率（GP）和接枝效率（GE）的测定
• 2.4.2 熔点测试
• 2.4.3 红外光谱
• 2.5 HMSPP 性能测试
• 2.5.1 熔体流动速率的测试（MFR）
• 2.5.2 拉伸强度测试
• 2.5.3 缺口冲击强度测试
• 2.5.4 差示扫描量热分析（DSC）
• 2.6 共混物合金试样制备
• 2.7 共混物合金性能测试
• 2.7.1 熔体流动速率的测试（MFR）
• 2.7.2 共混物拉伸强度测试
• 2.7.3 共混物缺口冲击强度测试
• 第三章 实验结果与讨论
• 3.1 HMSPP 的制备
• 3.1.1 引发剂的筛选
• 3.1.2 界面剂的选择
• 3.1.3 界面剂用量的影响
• 3.1.4 BPO 用量的影响
• 3.1.5 反应温度的影响
• 3.1.6 反应时间的影响
• 3.1.7 固相共聚接枝与普通固相接枝的对比
• 3.1.8 St/MAH 配比的影响
• 3.1.9 MAH 用量的影响
• 3.1.10 PP 溶胀时间的影响
• 3.1.11 PP 粉末粒径大小的影响
• 3.1.12 搅拌速率的影响
• 3.1.13 HMSPP 制备工艺条件优化
• 3.2 HMSPP 的结构表征
• 3.2.1 红外光谱
• 3.2.2 熔点与熔程
• 3.3 HMSPP 性能测试
• 3.3.1 熔体流动速率的测试（MFR）
• 3.3.2 力学性能测试
• 3.3.3 差示扫描量热分析
• 3.4 共混物合金性能测试
• 3.4.1 熔体流动速率测试
• 3.4.2 共混物力学性能测试
• 结论
• 参考文献
• 附录A 熔体质量流动速率（MFR）的测试方法
• 附录B 塑料拉伸性能测试方法
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 详细摘要