反应挤出法制备发泡用高熔体强度聚丙烯的研究

论文摘要

聚丙烯发泡材料以其优越的物理机械性能、耐热性能和可降解回收性能等已成为新世纪发泡塑料的新宠，其应用前景十分诱人。然而，常规的聚丙烯因其熔体强度低和结晶性强而无法实现有效的发泡。寻找简单易行，成本低廉，行之有效的高熔体强度聚丙烯(HMSPP)的制备方法是制备聚丙烯发泡材料的最关键的技术。本文在青岛市重点攻关项目的资助下，通过大量试验研究，创新性地通过对常规PP进行反应挤出接枝，一步完成硅烷接枝并交联，获得了部分交联HMSPP(熔体强度比接枝前高4倍)，并申请了国家发明专利。同时，创新性地优选出了复合发泡体系并加入纳米成核剂进行发泡，成功地制备除了具有均匀细腻泡孔和高闭孔率的PP发泡材料，为PP发泡材料的制备开辟了一条崭新的途径，具有重大的推广应用前景。本文详细研究了原料配方、制备工艺等对部分交联HMSPP各项性能的影响规律，并对反应机理进行了研究探索。 1、一步法硅烷接枝交联聚丙烯的研究 首次采用传统均聚型PP、过氧化物引发剂，不饱和硅烷接枝单体，多官能团接枝助剂，特殊催化剂，在双螺杆挤出机中反应挤出，使PP在接枝的同时实现部分交联(称为“一步法”)，成功地制备出了HMSPP。并申请了发明国家专利。对上述各种试剂的品种和用量对HMSPP的接枝交联情况、熔融结晶行为、热性能等的影响规律进行了详细研究，并对一步法接枝并交联机理进行仔细探索。 (1)首先，本论文通过反应挤出法一步实现PP的接枝与交联。研究所得的HMSPP与接枝交联前相比，熔体强度提高4倍以上，熔体

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 研究聚丙烯发泡材料的意义
• 1.2 聚丙烯发泡材料的应用及发展前景
• 1.2.1 食品容器及包装
• 1.2.2 在一次性发泡餐饮具方面
• 1.2.3 在汽车工业方面
• 1.2.4 绝热材料方面
• 1.2.5 建筑家居材料及其它
• 1.2.6 PP发泡材料发展的市场前景
• 1.3 研究聚丙烯发泡材料的紧迫性
• 1.4 PP发泡过程中存在的问题与对策
• 1.5 发泡用HMSPP的研究现状
• 1.5.1 直接合成或改性获得长支链PP
• 1.5.2 直接交联
• 1.5.3 共混
• 1.5.4 硅烷接枝交联
• 1.6 任务分析及研究方案确定
• 第二章 试验
• 2.1 实验原料及准备
• 2.2 设备及仪器
• 2.3 反应挤出、样品制备
• 2.4 测试
• 2.4.1 MFR的测定
• 2.4.2 凝胶含量测定
• 2.4.3 红外光谱测定
• 2.4.4 热性能测定
• 2.4.5 熔体强度和熔体粘度测定
• 2.4.6 显微结构、泡沫密度测定
• 2.4.7 力学性能测试
• 第三章 一步法硅烷接枝交联HMSPP制备、影响因素与性能
• 3.1 改性PP的熔体强度及熔体流动性能
• 3.2 试剂种类的确定
• 3.2.1 引发剂种类的确定
• 3.2.2 硅烷种类的确定
• 3.2.3 接枝助剂种类的确定
• 3.2.4 试剂对体系接枝交联改性的有效性确定
• 3.3 试剂含量对改性效果的影响
• 3.3.1 引发剂含量的影响
• 3.3.2 接枝助剂、接枝单体、引发剂重量比的影响
• 3.3.3 接枝单体和接枝助剂的用量的影响
• 3.3.4 催化剂含量的影响
• 3.4 PP原料对改性效果的影响
• 3.4.1 聚丙烯型号对接枝交联改性有效性的影响
• 3.4.2 聚丙烯牌号对接枝交联改性有效性的影响
• 3.5 工艺参数对硅烷接枝交联PP改性效果的影响
• 3.6 改性PP的热分析
• 3.7 改性PP流动性能对温度的敏感性
• 3.8 典型配方改性PP的力学性能
• 3.9 一步法硅烷接枝交联改性PP的反应机理探索
• 3.9.1 红外光谱测定及分析
• 3.9.2 一步法硅烷接枝并交联机理的推测
• 3.9.3 一步法硅烷接枝并交联改性PP机理的进一步确认
• 第四章 反应共混挤出法改性PP的制备、影响因素与性能
• 4.1 LDPE共混改性PP机理
• 4.1.1 大分子自由基的生成
• 4.1.2 相内交联
• 4.1.3 PP与PE相间交联
• 4.1.3 PP降解
• 4.1.4 PP降解的抑制
• 4.2 材料因素对改性效果的影响
• 4.2.1 引发剂种类对改性PP的MFR的影响
• 4.2.2 交联助剂种类对改性PP的MFR影响
• 4.2.3 改性试剂的有效性确定
• 4.2.4 引发剂含量对PP改性效果的影响
• 4.2.5 交联助剂含量对PP改性效果的影响
• 4.2.5 聚丙烯类型对反应挤出共混改性PP的影响
• 4.3 典型配方改性PP与原料PP的性能对比
• 4.4 反应共混改性对PP熔融和结晶行为的影响
• 第五章 改性PP的发泡性能及影响因素
• 5.1 硅烷接枝交联改性PP发泡性能及影响因素
• 5.1.1 硅烷接枝改性PP的可发泡性
• 5.1.2 HMSPP的MFR对发泡材料的影响
• 5.1.3 HMSPP含量对PP发泡性能的影响
• 5.1.4 发泡工艺参数对改性PP发泡性能的影响
• 5.1.5 发泡口模厚度对发泡性能的影响
• 5.2 反应共混挤出改性PP的发泡性能
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间已发表的论文和申请的专利目录