聚烯烃反应挤出接枝衣康酸的研究

摘要

通过对聚烯烃进行接枝改性，在非极性的分子链上引入极性或功能性侧基，可以极大地改善聚烯烃与其它材料的相容性，大大拓宽它的应用领域。本文在总结国内外聚烯烃反应挤出研究成果的基础上，选择低密度聚乙烯/过氧化二异丙苯/衣康酸(LDPE/DCP/IA)、线性低密度聚乙烯/过氧化二异丙苯/衣康酸(LLDPE/DCP/IA)、聚丙烯/过氧化二异丙苯/衣康酸(PP/DCP/IA)三种有代表性的反应挤出接枝体系作为研究对象，采用双螺杆挤出机进行了反应挤出接枝研究，考察了引发剂用量、单体用量、螺杆转速、添加第二单体苯乙烯(St)以及给电子体二甲基甲酰胺(DMF)对接枝反应的影响，得到具有较高接枝率、较好熔体流动速率的接枝产物。用红外光谱(IR)对接枝产物进行了分析和表征，在此基础上研究了添加PP接枝物对PP/CaCO<,3>和PP/PA6共混体系力学性能的影响，并用SEM照片对共混物的形态结构进行了分析。 在LDPE反应挤出接枝衣康酸的研究中，用红外光谱表征了接枝反应的存在。接枝率随DCP用量的增加，接枝率开始明显增大，当DCP用量为0.3phr时，接枝率达到最大，随后则缓慢降低，而熔体流动速率呈下降趋势。随着IA用量的增加，接枝率先增大，后又显著下降，而熔体流动速率则呈下降趋势。螺杆转速为120r/min时接枝效果最好。苯乙烯共单体的加入能使接枝率有很大的提高。 在LLDPE反应挤出接枝IA的研究中，用红外光谱表征了接枝反应的存在。接枝率随DCP用量的增加先增大后减小，而熔体流动速率呈下降趋势。随着IA用量的增加，接枝率和熔体流动速率都先提高后下降。随着螺杆转速的提高，接枝率先提高后下降。用苯乙烯作共单体对提高接枝率作用不明显。 在PP反应挤出接枝IA的研究中，用红外光谱表征了接枝反应的存在。接枝率随着DCP用量的增加而逐渐增加，熔体流动速率迅速增大。随着IA用量的增加，接枝率也逐渐升高，熔体流动速率逐渐下降。在螺杆转速为96r/min时，接枝率最大。DMF和St的加入均抑制了PP的降解，但对接枝率影响不大。 在PP接枝物增容PP/CaCO<,3>共混体系的研究中发现，加入PP-g-IA后，共混物的力学性能的得到明显的提高。随着PP-g-IA用量的增加，共混物的拉伸、弯曲和冲击强度都是先增大后减小。高接枝率并不能很好的对复合材料起到理想的增容效果。PP-g-IA与PP-g-MAH并用比PP-g-IA与PP-g-GMA并用对PP/CaCO<,3>复合材料的增容效果好，但仍不如它们各自使用时效果好。在PP接枝物增容PP/PA6共混体系的研究中发现，用PP-g-IA和PP-g-MAH两种接枝物分别作为相容剂加入到PP/PA6共混物中，拉伸、弯曲和冲击强度都得到显著的提高。PP-g-IA对共混物的拉伸强度和弯曲强度虽不及PP-g-MAH对共混物的拉伸强度和弯曲强度的提高大，但PP-g-IA对共混物的冲击强度要好于PP-g-MAH对共混物的冲击强度。说明PP-g-IA可以作为PP/PA6共混体系的增容剂兼增韧剂使用。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

1文献综述

1.1聚烯烃的接枝方法

1.1.1本体接枝改性

1.1.2表面接枝改性

1.2熔融接枝—反应挤出

1.2.1反应挤出机

1.2.2反应挤出技术特点

1.2.3反应挤出接枝及应用

1.2.4反应挤出可控降解与交联

1.2.5反应挤出就地增容

1.2.6反应挤出合成

1.2.7反应挤出技术在其他方面的应用

1.2.8反应挤出技术存在的问题和发展趋势

1.3接枝物的表征

1.3.1接枝产物的纯化

1.3.2接枝产物的表征

1.4接枝物的结构与性能

1.5接枝聚烯烃作为增容剂在共混改性中的应用

1.6接枝聚烯烃作为界面改善剂在填充、增强改性中的应用

1.6.1界面的形成

1.6.2界面的作用

1.6.3界面作用机理

1.7本文研究内容

2试验部分

2.1主要原料和规格

2.2主要设备

2.3实验方法

2.3.1制备接枝物的工艺

2.3.2PP-g-IA与PP/CaCO3共混物的制备工艺

2.3.3PP-g-IA与PP/PA6共混物的制备工艺

2.3.4PP-g-MAH与PP/PA6共混物的制备工艺

2.4性能测试

2.4.1接枝率的测定

2.4.2力学性能

2.4.3熔体流动速率(MFR)

2.4.4接枝物的红外表征(IR)

2.4.5扫描电镜(SEM)

3结果与讨论

3.1低密度聚乙烯(LDPE)反应挤出接枝衣康酸(IA)的研究

3.1.1红外光谱的表征

3.1.2接枝反应的影响因素

3.2线性低密度聚乙烯(LLDPE)反应挤出接枝衣康酸(IA)的研究

3.2.1红外光谱的表征

3.2.2接枝反应的影响因素

3.3聚丙烯(PP)反应挤出接枝衣康酸(IA)的研究

3.3.1红外光谱的表征

3.3.2接枝反应的影响因素

3.3.3电子给予体二甲基甲酰胺(DMF)对PP-g-IA的影响

3.3.4 St用量对接枝反应的影响

3.4接枝物对复合材料力学性能的研究

3.4.1PP-g-IA对PP/CaCO3复合材料的影响

3.4.2共混物的SEM分析

3.4.3不同相容剂对PP/CaCO3复合材料的影响

3.4.4共混物的SEM分析

3.4.5不同接枝物对PP/PA6共混物的影响

3.4.6共混物的SEM分析

4结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文