聚乙烯热可逆共价交联剂的合成研究

论文摘要

本文分别采用钠法和相转移催化两种方法合成了烯丙基环戊二烯（A-CPD）,并对这两种合成方法进行了比较。探索了反应时间、反应温度、NaOH溶液浓度、反应物物质的量比等条件对相转移法合成A-CPD产率的影响。采用溶液接枝法,以过氧化二异丙苯（DCP）为引发剂,将A-CPD接枝在聚乙烯分子链上,并对接枝产物进行了红外光谱分析；采用密炼法,以过氧化二苯甲酰（BPO）为引发剂,将A-CPD与线性低密度聚乙烯（LLDPE）在密炼机中进行反应,制备了A-CPD交联LLDPE的聚合物。通过改变A-CPD、BPO用量,考察其对交联LLDPE凝胶含量的影响。并对交联产物热性能和结构进行了研究和表征。利用反应挤出技术,以过氧化二异丙苯（DCP）为引发剂,将A-CPD和LLDPE在挤出机中进行熔融挤出,并对交联产物的熔体流动速率和力学性能进行了测试,对交联产物的热可逆行为进行了研究。研究表明,钠法合成A-CPD可以得到相对较高的收率,A-CPD的收率为60%-65%。相转移催化法合成A-CPD的最佳反应条件为：反应时间和反应温度为冰浴反应4h,室温反应2h,NaOH溶液浓度为40%,环戊二烯与溴丙烯的物质的量比为1.3：1。得到A-CPD的收率约为55%。对溶液法A-CPD接枝聚乙烯的接枝产物进行红外光谱分析表明,与聚乙烯的纯样相比,接枝产物的红外谱图中出现了C=C双键的吸收峰,说明A-CPD已经接枝在聚乙烯分子链上。密炼法A-CPD交联LLDPE的反应条件为：LLDPE、BPO、A-CPD为100：2：1的质量配比,密炼温度设定为180℃,密炼时间约为3min时,交联产物的凝胶含量可达85%。对交联产物红外光谱的测定结果表明,谱图中出现DCPD的特征吸收峰,说明含有CPD基团的交联齐（?）A-CPD已连接到LLDPE的分子链中,而且CPD基团间发生了二聚反应,实现了LLDPE的交联。对DSC测定的结果表明,交联试样在170℃的吸热峰与DCPD的解聚温度范围一致,证明了A-CPD交联LLDPE存在热可逆交联行为。研究发现,交联产物的熔体流动速率随交联程度的增加有微小的下降,说明交联剂用量的增加会使交联产物的粘度增大。而交联产物的拉伸强度有明显的提高,断裂伸长率呈下降的趋势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 聚乙烯改性方法
• 1.1.1 聚乙烯接枝改性
• 1.1.2 聚乙烯交联改性
• 1.1.3 聚乙烯反应挤出接枝改性
• 1.2 热塑性弹性体
• 1.2.1 热塑性弹性体的分类
• 1.2.2 热塑性弹性体的特点
• 1.3 热可逆共价交联
• 1.3.1 热可逆共价交联反应
• 1.3.2 热可逆共价交联体系的分类
• 1.4 热可逆共价交联热塑性弹性体的发展
• 1.4.1 热可逆交联方法
• 1.4.2 含双环戊二烯的热可逆交联
• 1.4.3 热可逆共价交联反应进展
• 1.5 课题的提出及主要研究内容
• 1.5.1 课题的提出
• 1.5.2 课题的主要内容
• 2 烯丙基环戊二烯的合成与表征
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 钠法A-CPD的合成
• 2.2.3 相转移催化法A-CPD的合成
• 2.2.4 分析与测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 钠法A-CPD的合成
• 2.3.2 相转移法A-CPD的合成
• 2.3.3 A-CPD结构表征
• 2.3.4 相转移法和钠法合成A-CPD的比较
• 2.4 本章小节
• 3 烯丙基环戊二烯热可逆交联LLDPE的行为研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料和试剂
• 3.2.2 实验设备和仪器
• 3.2.3 交联物合成方法
• 3.2.4 试样制备方法和测试标准
• 3.3 分析与测试
• 3.3.1 交联产物熔体流动速率测定
• 3.3.2 交联产物力学性能测定
• 3.3.3 交联产物结构表征
• 3.3.4 交联产物的热分析
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 A-CPD热可逆交联LLDPE
• 3.4.2 交联产物结构表征
• 3.4.3 交联产物的热分析
• 3.4.4 交联产物熔体流动速率的测定
• 3.4.5 交联产物力学性能分析
• 3.5 本章小结
• 4 溶液法烯丙基环戊二烯接枝LLDPE
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 分析与测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 接枝机理
• 4.3.2 接枝条件的选择
• 4.3.3 接枝物红外表征
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢