高性能CPE接枝共聚物制备表征及性能研究

摘要

本文以高密度聚乙烯(HDPE)为原料，甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为接枝单体，采用氯化原位接枝法，得到官能化氯化聚乙烯接枝聚合物(CPE-cg-GMA)。该产物由于其特殊的分子结构，展现了优异的力学性能。本论文通过FTIR、1HNMR、DSC、SEM等表征手段对接枝共聚物的结构进行了初步探讨。结果表明:HDPE与GMA单体氯化原位接枝过程，接枝到HDPE骨架上的环氧基团容易部分水解形成了羟基，在大分子之间形成了氢键，通过1HNMR谱计算出接枝率为0.71％。此外，由于接枝链的存在，使改性聚合物的残留结晶度与CPE相比显著降低，同时CPE-cg-GMA的综合力学性能大幅度提高。
　　其次，对于CPE-cg-GMA氯化原位接枝体系基本性能进行了探讨。影响产物的力学性能的因素颇多，通过CPE-cg-GMA氯含量的变化、接枝单体(GMA)用量变化以及合成温度变化等进行探索。发现氯含量在32％左右，添加单体量6-8phr时可获得性能最佳的改性聚合物。从而探索出在最佳条件下所产生的最优力学性能。
　　最后，根据基础配方，对接枝聚合物的应用性能及加工进行了研究。氯化原位接枝CPE-cg-GMA聚合物低温脆断特性、耐老化性能等均表现很好，并满足应用。但由于没有采用交联，CPE是线性大分子，使得最终产品压缩永久变形太高。通过己二胺可与环氧基团发生开环反应、羟基可与酸酐基团反应的特性，对接枝聚合物CPE-cg-GMA进行扩链反应。通过DSC、DMA等手段对体系的结晶度、玻璃化转变温度、力学损耗等进行研究。结果表明:己二胺有助于体系分子链的扩链，即可使分子链间反应交联。并通过改变己二胺与接枝聚合产物反应比例、压片时间、压片温度等变量，探索出了己二胺与CPE-cg-GMA的最佳配比，最好条件。

目录

摘要

符号说明

前言

第一章 综述

1．1 PE简介

1．2 聚乙烯的改性方法

1．2．1 物理改性

1．2．2 填充改性

1．2．3 共混改性

1．2．4 功能性填充改性

1．2．5 化学改性

1．3 选用单体

1．3．1 甲基丙烯酸缩水甘油酯简介

1．3．2 己二胺(HMD)

1．4 氢键

1．4．1 氢键的形成及作用

1．4．2 成键

1．4．3 键能

1．4．4 成键原子

1．4．5 对称氢键

1．5 氯化聚乙烯的交联改性

1．5．1 环氧基团与多元胺反应

1．6 氯化聚乙烯

1．6．1 氯化聚乙烯简介

1．6．2 氯化聚乙烯制备工艺

1．6．3 接枝方法

1．6．4 物理改性

1．7 氯化原位接枝

1．7．1 氯化原位接枝反应机理

1．7．2 接枝共聚物的分离

1．8 接枝聚合物表征

1．8．1 红外光谱分析法

1．8．2 核磁共振分析法

1．9 应用

1．10 本论文的研究内容、意义及创新性

1．10．1 研究内容

1．10．2 研究意义

1．10．3 创新性

第二章 氯化原位接枝聚合物CPE-cg-GMA结构表征及制备

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 主要仪器及设备

2．2．3 聚乙烯氯化原位接枝GMA

2．2．4 CPE-cg-GMA／PGMA提纯分离

2．2．5 利用核磁共振氢谱(1HNMR)计算CPE-cg-GMA的接枝率

2．2．6 FTIR光谱表征

2．2．7 接枝物及均聚物分子量测定(GPC)

2．2．8 扫描电镜表征

2．2．9 反应聚合物的DSC表征

2．2．10 动态热力学性能测试(DMTS)

2．3 结果与讨论

2．3．1 CPE氯化原位接枝GMA单体

2．3．2 接枝聚合物损耗因子

2．3．3 接枝聚合物储能模量

2．3．4 断裂面形貌观察

2．3．5 CPE-cg-GMA结构表征

2．4 反应机理

2．5 CPE-cg-GMA的制备

2．5．1 反应温度

2．5．2 CPE-cg-GMA反应速率

2．5．3 物料的膨润

2．5．4 GMA加入量

2．6 本章小结

第三章 接枝聚合物CPE-cg-GMA性能及影响因素

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂与原料

3．2．2 主要仪器及设备

3．2．3 聚合物合成机加工

3．2．4 拉伸性能测试

3．2．5 反应聚合物的DSC表征

3．2．6 动态热力学性能测试(DMTS)

3．3 结果与讨论

3．3．1 氯含量对力学性能影响

3．3．2 GMA单体加入量

3．3．3 影响CPE-cg-GMA力学性能外部因素

3．4 本章小结

第四章 CPE-cg-GMA加工应用研究

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料与试剂

4．2．2 主要仪器及设备

4．2．3 合成加工

4．2．4 压缩永久变形

4．2．5 聚合物性能测试

4．3 结果与讨论

4．3．1 配方CPE-cg-GMA力学性能

4．3．2 CPE-cg-GMA、CPE加工性能比较

4．3．3 单纯氯化HDPE产物加工前后力学性能

4．3．4 耐热抗老化性能

4．3．5 低温脆断

4．3．6 交联反应单体与压缩永久变形

4．3．7 不同反应交联单体与CPE-cg-GMA性能

4．3．8 马来酸酐对体系力学性能的影响

4．3．9 己二胺交联单体体系力学性能

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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