聚丙烯在反应挤出过程中的可控化学反应研究

论文摘要

利用本实验室独特设计制造的反应式挤出机,系统地研究了各种聚丙烯在反应挤出过程中的化学反应规律,并利用多种表征手段对挤出产物进行了深入分析,总结出对生产实践具有指导价值的反应规律,研发出高熔体强度聚丙烯、高流动性聚丙烯专用料和高流动性PP-R专用料,显著提高了聚丙烯的加工成型性能和力学性能,扩大了聚丙烯的应用范围。 在高熔体强度聚丙烯的研究开发方面,发现了目前国内学者在计算熔体强度时的错误。使用3种改性方法、7种反应单体研究了聚丙烯反应挤出过程中熔体强度变化规律,发现使用二乙烯基苯（DVB）偶联聚丙烯,可以大幅度提高聚丙烯的熔体强度,当DVB用量1%、DCP用量0.04%时,改性后的聚丙烯熔体强度比原料提高了十几倍:通过Haake流变仪的扭矩实验研究了反应过程中的扭矩变化,确定了反应的开始时间和终止时间:利用X射线衍射仪、差示扫描量热仪分析改性后的聚丙烯,检测到DVB偶联后的PP新生成了部分β晶型物,从而提高了聚丙烯的韧性和耐高温性,改善了聚丙烯的加工成型性能:并且偶联后的PP凝胶含量仅为3.7%,不会影响材料的加工、再加工性能。 在研究聚丙烯可控降解与增韧方面,将PP、POE、DCP按照不同比例混合后反应挤出,再进行测试,结果表明DCP的存在使PP发生降解反应,提高了PP的流动性,从而改善了PP的加工性能;DCP引发PP与POE发生了微量的交联反应,提高了材料的力学性能。对挤出产品在不同的温度下进行力学性能测试,发现改性后PP的常温耐冲击性和断裂伸长率大幅度提高,说明POE对改善常温下PP的脆性很有效果,但是POE的增韧作用受温度影响大,随着温度的降低,其增韧作用下降。 系统地研究了无规共聚聚丙烯（PP-R）的反应挤出可控降解规律,找到了PP-R的最佳可控降解加工工艺条件。通过变化DCP的用量对PP-R进行可控降解实验,详细研究了挤出机一区温度对PP-R降解反应的影响规律;对降解产品进行力学性能测试发现,降解后的PP-R力学性能远远高于普通的聚丙烯材料,具有较高的应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 物理改性
• 1.1.1 填充改性
• 1.1.2 共混改性
• 1.2 化学改性
• 1.2.1 共聚改性
• 1.2.1 固相接枝改性
• 1.2.3 表面反应处理
• 1.2.4 发泡改性
• 1.2.5 辐射接枝改性
• 1.2.6 反应挤出改性
• 1.3 高熔体强度聚丙烯的研究
• 2 实验部分
• 2.1 主要原料及试剂
• 2.2 实验设备
• 2.3 PP改性产品的制备
• 2.3.1 反应单体的合成
• 2.3.2 反应单体与 PP反应挤出
• 2.4 改性产品的表征方法
• 2.4.1 熔融指数（MI）的测定
• 2.4.2 红外光谱（IR）分析
• 2.4.3 熔垂测试
• 2.4.4 熔体强度测试
• 2.4.5 凝胶含量测定
• 2.4.6 流变性能测试
• 2.4.7 扭矩实验
• 2.4.8 广角X射线（WAXD）分析
• 2.4.9 差示扫描量热（DSC）分析
• 2.4.10 机械性能测试
• 3 结果与讨论
• 3.1 用反应挤出方法生产高熔体强度 PP的研究
• 3.1.1 添加不同反应物对 PP熔体强度的影响
• 3.1.2 工艺条件对 PP熔体强度的影响
• 3.1.3 高熔体强度聚丙烯的结构与性能表征
• 3.2 PP的可控降解与增韧研究
• 3.2.1 可控降解即产物的熔融指数变化规律
• 3.2.2 可控降解PP产物的应力-应变
• 3.2.3 可控降解即产物的悬臂梁冲击性能
• 3.2.4 可控降解 PP产物的简支梁缺口冲击性能
• 3.2.5 可控降解 PP产物的无缺口简支梁冲击性能
• 3.3 PP-R可控降解的研究
• 3.3.1 工艺条件的探索
• 3.3.2 降解后PP-R的性能研究
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
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