超临界二氧化碳溶胀后聚丙烯接枝改性研究

论文摘要

研究了用超临界二氧化碳（SC CO2）协助、固相接枝法对聚丙烯（PP）进行双单体接枝改性技术。以聚丙烯颗粒为原料,过氧化苯甲酰（BPO）为氧化剂,在通入干空气的条件下制备氢过氧化聚丙烯（HPP）;然后用SC CO2将单体季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）和苯乙烯（St）溶胀到HPP颗粒内形成粒子反应器;再以水为介质热引发自由基将单体接枝到聚丙烯骨架上,制备功能性长支链聚丙烯。研究了接枝反应温度、时间,溶胀压力、温度、时间,氢过氧化温度、时间,氧化剂用量,聚丙烯粒径,单体配比,单体用量对接枝率和接枝效率（单体的利用率）的影响,以及接枝率与接枝效率的关系;通过测定不同条件下HPP中氢过氧化物的含量,找出了影响接枝率与接枝效率的主要因素,对接枝工艺条件进行了优化。研究发现在氢过氧化程度较低的情况下,所得接枝产品的接枝率和单体的接枝效率都很高。用粒径0.56mm-2.5mm的聚丙烯为原料,在80℃氢过氧化2h,然后加入PETA/St摩尔比为1:1的单体,在38℃、8.6MPa的SC CO2中溶胀3h;再在氮气中于80℃接枝反应8h,所得产品的接枝率达28.1%,接枝效率达91.4%。接枝反应温度和氧化剂用量是影响接枝率的主要因素。实验结果表明,采用经氢过氧化,SC CO2溶胀,再热引发接枝工艺要比直接在SC CO2中进行接枝改性的一步法工艺能获得更高的接枝效率;单体种类、产品接枝率、引发剂用量是影响接枝产物性能的主要因素,软硬单体配合使用的产物性能更好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 聚丙烯概述
• 1.2 聚丙烯的接枝改性方法
• 1.2.1 溶液接枝
• 1.2.2 熔融接枝
• 1.2.3 辐射接枝
• 1.2.4 固相接枝
• 1.3 超临界接枝
• 1.3.1 超临界二氧化碳的优点
• 1.3.2 超临界二氧化碳溶胀接枝工艺过程
• 1.3.3 各因素对接枝反应的影响
• 1.3.4 单体的使用
• 1.3.5 引发剂用量及种类的选择
• 1.3.6 搅拌的影响
• 1.3.7 聚丙烯原料的影响
• 1.3.8 溶胀装置
• 1.4 接枝物的表征
• 1.4.1 接枝物的提纯
• 1.4.2 接枝物的表征手段
• 1.5 极性聚丙烯的应用
• 1.5.1 极性聚丙烯用于分子相容剂
• 1.5.2 极性聚丙烯用于大分子偶联剂
• 第二章 实验方法
• 2.1 实验仪器及药品
• 2.2 超临界二氧化碳接枝改性聚丙烯的实验方案
• 2.2.1 接枝法改性聚丙烯存在的问题
• 2.2.2 接枝单体的选择
• 2.2.3 实验方案的确定
• 2.3 聚丙烯接枝改性原理
• 2.3.1 聚丙烯氢过氧化过程的反应原理
• 2.3.2 接枝过程反应机理
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 接枝改性聚丙烯的制备方法
• 2.4.2 氢过氧化物含量的测定
• 2.4.3 产物韧性的初步分析
• 2.5 实验工艺流程图
• 2.6 接枝率（GP）和接枝效率（GE）的测定
• 2.7 IR 表征
• 第三章 实验结果与讨论
• 3.1 接枝反应过程
• 3.1.1 接枝反应温度对接枝率与接枝效率的影响
• 3.1.2 接枝反应时间对接枝率与接枝效率的影响
• 3.2 溶胀过程
• 3.2.1 溶胀温度对接枝率的影响
• 3.2.2 溶胀时间对接枝率与接枝效率的影响
• 3.2.3 溶胀压力对接枝率与接枝效率的影响
• 3.3 氢过氧化过程
• 3.3.1 氧化剂用量对接枝率、接枝效率及氢过氧化物含量的影响
• 3.3.2 氢过氧化温度对接枝率、接枝效率及氢过氧化程度的影响
• 3.3.3 氢过氧化时间对接枝率、接枝效率及氢过氧化物含量的影响
• 3.3.4 PP 粒径对接枝率、接枝效率及氢过氧化程度的影响
• 3.4 其他因素对接枝率与接枝效率的影响
• 3.4.1 接枝率与接枝效率随单体用量的变化
• 3.4.2 单体摩尔比对接枝率与接枝效率的影响
• 3.5 工艺改进及产品性能的初步分析
• 3.6 产品的结构表征
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要