固相法制备极性化聚丙烯的研究

摘要

聚丙烯具有密度低、耐化学腐蚀、易加工、优良的绝缘性等优异的综合性质，已经成为当今最有发展前途的高分子材料之一。但是鉴于PP长链上没有极性的官能团，结晶度高，因而它的粘结能力差，阻碍了它进一步的发展。为了提高其极性，需对其改性。氯化聚丙烯（CPP）是聚丙烯氯化改性的产物，其应用广泛。由于CPP分子极性仍不足够，在极性溶剂中溶解度低，使得其对极性材料的附着力弱，和涂料树脂的混溶性不好，故要通过不同的接枝方法在CPP分子内进一步引入酸酐、羧基、羟基、丙烯酸等，以提高其附着力及与涂料树脂的相容性，从而拓宽CPP的应用范围。 本文用球磨机研究了加入马来酸酐（MAH）以及苯乙烯（St）对PP的固相接枝改性。系统研究了单体MAH、St、引发剂偶氮二异丁腈（AIBN）对MAH接枝率的影响，并对其影响因素进行了分析。用红外光谱（FTIR）表征了产物结构，用滴定的方法测定了接枝率，用熔体流动速率（MFR）来表征PP的降解程度。分析了MAH接枝的机理。分析结果表明，添加共聚单体St，不仅能降低PP的降解，同时也能提高了MAH的接枝率。采用DSC和偏光显微镜研究了PP和PP—g—MAH的结晶与熔融行为。结果表明：极性MAH组分对基体PP结晶有明显的异相成核作用。 本文分别研究了不同固相反应条件下PP的氯化改性和马来酸酐接枝氯化聚丙烯的反应规律。研究了反应温度、引发剂、原料粒径大小、马来酸酐接枝聚丙烯的接枝率、紫外光照、溶胀剂、球磨破碎对氯化度的影响，并从分子结构、熔点、结晶度、溶解性和降解等方面对氯化聚丙烯的性能进行了表征。对氯化机理的研究表明等规聚丙烯三种氢的取代顺序为：R（CH2）>R（CH）>R（CH3）。氯化改性前后聚丙烯的α晶型没有改变，但结晶度逐渐减小，熔点也相应的降低。与聚丙烯相比，氯化聚丙烯的热稳定性降低，在空气中容易变色降解。 本文采用的球磨固相法制备PP—g—MAH，能有效增加剑麻/聚丙烯复合材料的冲击和拉伸性能，表明PP—g—MAH作为界面增容剂提高了界面粘结。采用MAH接枝改性CPP（CPP—g—MAH）得到一种粘接性能较好的胶粘剂，该改性CPP胶粘剂可大幅度提高PP塑料和金属材料的粘接性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

1.1概述

1.2氯化聚丙烯的合成与研究进展

1.3氯化聚丙烯的合成方法

1.3.1溶剂法

1.3.2水相悬浮法

1.3.3固相法

1.4 CPP的结构与性能的研究

1.4.1氯原子的取代位置研究

1.4.2热行为的研究

1.4.3溶解性的研究

1.4.4附着力理论研究

1.5马来酸酐接枝改性和研究进展

1.6 MAH接枝改性的方法

1.6.1溶液接枝法

1.6.2熔融接枝法

1.6.3固相接枝法

1.7 MAH接枝机理的研究

1.8聚丙烯接枝马来酸酐的应用研究

1.9 CPP-g-MAH的应用前景

1.10本论文的目的、意义和构思

参考文献

第二章 实验部分

2.1原料与试剂

2.2. 主要仪器设备

2.3马来酸酐接枝聚丙烯的制备

2.4马来酸酐接枝聚丙烯的表征

2.4.1马来酸酐接枝率的测定

2.4.2红外光谱(FTIR)分析

2.4.3 X衍射分析

2.4.4接枝物的熔体流动速率(MFR)测定

2.4.5示差扫描量热法(DSC)分析

2.4.6偏光显微镜分析

2.5氯化聚丙烯的制备

2.6氯化聚丙烯的表征

2.6.1氯含量的测定

2.6.2扫描电子显微镜(SEM)观察

2.6.3红外光谱(FTIR)分析

2.6.4 X衍射分析

2.6.5氯化聚丙烯的熔点和结晶度测定

2.6.6氯化聚丙烯的溶解度测定

2.6.7热重(TGA)分析

2.7 PP／剑麻复合材料的制备

2.7.1植物纤维的预处理

2.7.2复合材料的制备

2.8复合材料的力学性能测试

2.8.1拉伸性能

2.8.2冲击性能

2.8.3扫描电子显微镜(SEM)观察

2.8.4红外光谱(FTIR)分析

2.8.5动态热机械(DMA)测试

2.8.6 CPP-g-MAH粘接性能测试

参考文献

第三章马来酸酐球磨接枝改性聚丙烯的研究

3.1引言

3.2反应物料的选择

3.2.1单体、共聚单体的选择

3.2.2引发剂的选择

3.3固相接枝反应条件对马来酸酐接枝率的影响

3.3.1引发剂AIBN含量的影响

3.3.2单体含量的影响

3.3.3共聚单体含量的影响

3.3.4反应时间的影响

3.4马来酸酐接枝聚丙烯的红外表征

3.5马来酸酐接枝聚丙烯的X射线衍射表征

3.6马来酸酐接枝聚丙烯的机理研究

3.6.1丙酮抽提滤液的红外表征

3.6.2 AIBN用量对接枝物吸光度比和MFR的影响

3.6.3 MAH-St双单体固相接枝PP的反应机理探讨

3.7马来酸酐接枝聚丙烯的结晶与熔融行为

3.7.1等温结晶动力学

3.7.2非等温结晶行为

3.7.3熔融行为

3.7.4偏光显微镜

本章小结

参考文献：

第四章 固相法制备氯化聚丙烯

4.1引言

4.2固相反应条件对氯含量的影响

4.2.1反应温度的影响

4.2.2引发剂的影响

4.2.3 PP粉料粒径大小的影响

4.2.4聚丙烯接枝马来酸酐的影响

4.2.5紫外光照的影响

4.2.6溶胀剂的影响

4.2.7球磨破碎的影响

4.3氯化机理的研究

4.4氯化聚丙烯结构的表征

4.4.1 氯化聚丙烯的X衍射表征

4.4.2氯含量对熔点的影响

4.4.3氯含量对结晶度的影响

4.4.4氯含量对溶解性的影响

4.4.5 CPP的热分解性能

本章小结

参考文献

第五章 氯化聚丙烯和马来酸酐化的聚丙烯应用研究

5.1引言

5.2 PP-g-MAH增容剂对PP／剑麻复合材料性能的影响

5.3表面处理对PP／剑麻复合材料界面粘接的影响

5.4马来酸酐接枝氯化聚丙烯的红外表征

5.5接枝产物的DMA测定：

5.6 CPP-g-MAH胶粘性能

5.6.1不同MAH接枝率对CPP-g-MAH胶粘性能的影响

5.6.2不同氯化度对CPP-g-MAH胶粘性能的影响

5.6.3不同干燥温度对CPP-g-MAH胶粘性能的影响

本章小结

参考文献

第六章结论和进一步工作设想

6.1结论

6.2今后工作的建议

附录：在学期间专利申请情况

致谢