氯化聚丙烯的改性研究

摘要

聚丙烯(Polypropylene，PP)的综合性能优良，在工业制品、日用品、纤维、包装薄膜等领域应用广泛。但是，由于它是非极性高分子，并且表面张力低、结晶度高和存在弱边界层，使得一般的胶粘剂无法在未经过物理或化学处理的PP表面进行有效的粘接。氯化聚丙烯(Chlorinated Polypropylene，CPP)与PP具有相同的主链，当CPP施涂于PP表面时，两大分子链会相互缠结，因而对PP具有良好的附着力。但是，直接使用CPP作为PP的胶粘剂或油墨及涂料的连接料时存在与其它树脂的相容及环保问题。因此，本文采用溶液接枝聚合法，(甲基)丙烯酸酯类单体作为接枝改性单体，制得了无芳烃、低挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOC)的改性CPP乳液，对影响接枝率、乳液及其涂膜性能的各因素进行了研究讨论，主要研究和结论如下：
　　 1.以(甲基)丙烯酸酯类为改性单体，丙烯酸、含氟单体为功能单体，乙酸丁酯为溶剂，过氧化苯甲酰为引发剂，采用溶液接枝聚合法制得了对PP基材具有良好附着力、有一定的水稀释性和耐水性的改性氯化聚丙烯乳液。系统地研究了反应温度、反应时间、引发剂的添加方式及用量、单体用量等因素对接枝率和乳液及涂膜性能的影响；讨论了丙烯酸等功能单体用量及软硬单体的配比对涂膜性能的影响。结果表明：当反应温度为95℃、反应时间为3.5h、引发剂分三部分添加(其中10％在滴加单体前加入反应体系，以使CPP主链产生大分子自由基；5％在保温阶段补加，以使单体反应完全；其余引发剂与单体混合溶解后一起滴加到反应釜)、丙烯酸酯类单体用量为30％(占配方中不挥发物的质量百分数)、软硬单体质量比为1.25、丙烯酸用量为5％和含氟单体用量为4％时接枝率较高，所得改性乳液无芳烃、低VOC，具有一定的水稀释性、耐水性和优良的附着力。对接枝共聚物的红外光谱(FT-IR)表征，结果表明，丙烯酸酯类和含氟单体均有效地参与了接枝共聚反应。
　　 2.分别探讨了自交联和外交联体系，考察提高改性CPP综合性能的途径。以含不饱和键的硅烷交联剂为功能单体，采用溶液接枝聚合法合成了自交联有机硅氧烷改性氯化聚丙烯乳液，讨论了硅烷交联剂的加入方式及用量对乳液和涂膜性能的影响；外交联体系则对交联剂种类和用量进行考察。结果表明：采用一定的特殊工艺，即在其它丙烯酸酯类单体滴加前加入有机硅单体并保温一段时间，且m(硅烷交联剂)/m(丙烯酸酯)=0.057时，合成的自交联改性CPP乳液具有良好的耐水性且储存稳定；选用多官能团异氰酸酯作为外交联剂且其用量为5％时得到的涂膜具有良好的耐水性。