固相法聚丙烯接枝改性的研究

论文摘要

聚丙烯（PP）具有突出的应用价值和多面性,广泛应用于各工业领域,但其非极性导致的性能缺陷显而易见,在PP骨架上引入极性基团进行改性的研究也应运而生。本文以偶氮二异丁腈（AIBN）、过氧化二苯甲酰（BPO）、AIBN-BPO和BPO-DCP引发体系作为引发剂,对PP进行固相接枝改性,考察了不同单体、多单体复配和单体比例,反应时间、温度,引发剂和单体用量,以及界面剂和分散剂用量的影响;同时,考察了超临界二氧化碳（SC-CO2）协助固相接枝改性法的部分影响因素。采用润湿角、熔体流动速率（MFR）和力学性能测试、以及傅里叶变换红外光谱（FTIR）和差示扫描量热仪（DSC）等分析手段,对接枝产物进行了表征。PP20.00g,单体1.20g,引发剂0.06g,复配双单体时w（MAH）:w（St）=2:3,界面剂二甲苯1mL,分散剂乙醚2mL,在90℃（AIBN）和100℃（BPO）下反应2h,为最佳接枝工艺条件。PP20.00g,单体1.60g,引发剂0.06g（AIBN-BPO）和0.12g（BPO-DCP）,复合引发体系质量比为w（AIBN）:w（BPO）=1:1和w（BPO）:w（DCP）=1:2,复配双单体质量比w（MAH）:w（St）=1:1.05,复配三单体时w（MAH）:w（St）:w（MBA）=6:9:5,界面剂二甲苯2mL,分散剂乙醚1mL（AIBN-BPO）,在100℃（AIBN-BPO）下反应2h和在120℃（BPO-DCP）下反应3h,为最佳接枝工艺条件。SC-CO2溶胀过程的最佳工艺条件为:40℃、8.0MPa下溶胀4h。高温低压的溶胀条件,合理控制了SC-CO2的溶剂化能力,减少了溶胀过程对PP刚性结构的破坏,同时增强了接枝深度和均匀性。产物的FTIR结果表明三单体已接枝到PP的分子链上;DSC结果表明:随着接枝率的提高,接枝产物的熔点（Tm）及表观结晶度（Xc）均下降;MFR和力学性能测试结果表明:接枝过程中不可避免存在降解;润湿角测定结果表明:SC-CO2协助固相接枝三单体可增强产物的亲水性。SC-CO2协助固相接枝法可显著提高单体接枝量,通过改变实验条件可控制单体接枝量,稳定产物物性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 聚丙烯改性方法简介
• 1.2.1 化学改性
• 1.2.2 物理改性
• 1.2.3 其他改性
• 1.3 固相接枝改性理论基础
• 1.3.1 反应理论基础
• 1.3.2 物理理论基础
• 1.4 超临界二氧化碳协助固相接枝技术
• 1.4.1 协助技术的原理
• 1.4.2 协助小分子渗透的机理
• 1.4.3 协助技术主要影响因素
• 1.4.4 引发剂和单体的选择
• 1.5 聚丙烯改性产品的应用
• 1.5.1 汽车工业
• 1.5.2 家用电器
• 1.5.3 工业配套材料
• 1.5.4 医疗用具
• 1.5.5 日常用品
• 1.6 课题的提出和意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验仪器和原料
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验原料
• 2.2 接枝产物的制备和提纯
• 2.2.1 固相接枝法的实验方法
• 2.2.2 超临界二氧化碳协助固相接枝法的实验方法
• 2.2.3 接枝产物的提纯
• 2.2.4 接枝率和接枝效率的计算
• 2.3 产物表征
• 2.3.1 FTIR 表征
• 2.3.2 DSC 表征
• 2.3.3 润湿角测定
• 2.3.4 MFR 和力学性能测试
• 第三章 不同引发剂作用下的固相接枝反应
• 3.1 AIBN 和BPO 引发接枝不同单体
• 3.2 AIBN 和BPO 引发接枝复配双单体
• 3.2.1 双单体比例的影响
• 3.2.2 反应温度的影响
• 3.2.3 反应时间的影响
• 3.2.4 引发剂用量的影响
• 3.2.5 双单体用量的影响
• 3.2.6 界面剂用量的影响
• 3.2.7 分散剂用量的影响
• 第四章 复合引发体系作用下的固相接枝反应
• 4.1 AIBN-BPO 引发体系作用下的固相接枝反应
• 4.1.1 反应温度的影响
• 4.1.2 反应时间的影响
• 4.1.3 引发剂用量的影响
• 4.1.4 引发剂比例的影响
• 4.1.5 双单体用量的影响
• 4.1.6 双单体比例的影响
• 4.1.7 界面剂用量的影响
• 4.1.8 分散剂用量的影响
• 4.2 BPO-DCP 引发体系作用下的固相接枝反应
• 4.2.1 反应温度的影响
• 4.2.2 反应时间的影响
• 4.2.3 引发剂用量的影响
• 4.2.4 引发剂比例的影响
• 4.2.5 双单体用量的影响
• 4.2.6 双单体比例的影响
• 4.2.7 溶剂的影响
• 第五章 超临界二氧化碳协助固相接枝三单体
• 5.1 溶胀过程的影响
• 5.1.1 溶胀温度的影响
• 5.1.2 溶胀压力的影响
• 5.1.3 溶胀时间的影响
• 5.2 AIBN-BPO 引发接枝复配三单体
• 5.2.1 三单体比例的影响
• 5.2.2 三单体用量的影响
• 5.2.3 后处理方式的影响
• 5.2.4 引发体系的影响
• 5.3 高接枝单体量的影响
• 5.3.1 对断链伸长率的影响
• 5.3.2 对熔体流动速率的影响
• 5.3.3 对拉伸强度的影响
• 5.4 接枝产物的表征
• 5.4.1 FTIR 表征
• 5.4.2 DSC 表征
• 5.4.3 润湿角测定
• 5.4.4 MFR 和力学性能测试
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要