聚烯烃接枝N,N-二烯丙基三聚氰胺和纤维的制备及性能研究

摘要

聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃作为目前应用最广泛的热塑性聚合物材料，由于其非极性与半结晶性，一定程度地限制了其应用范围。通过对聚烯烃反应挤出接枝改性，可在非极性的聚烯烃分子链上引入极性或功能性侧基，赋予其特殊功能，大大拓宽其应用领域。同时，熔喷纺丝法和共混纺丝法是制备聚合物微/纳米纤维的重要途径，进一步为功能化聚烯烃材料的应用提供了方法。
　　 本文在结合国内外聚烯烃功能改性研究成果的基础上，选择熔喷用聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)和等规聚丙烯(iPP)三种有代表性的聚烯烃材料，以N，N-二烯丙基三聚氰胺(NDAM)为功能单体，采用双螺杆挤出机进行聚烯烃反应挤出接枝改性，制备获得了熔喷用聚丙烯接枝N，N-二烯丙基三聚氰胺(PP-g-NDAM)，低密度聚乙烯接枝N，N-二烯丙基三聚氰胺(LDPE-g-NDAM)和等规聚丙烯接枝N，N-二烯丙基三聚氰胺(iPP-g-NDAM)三种接枝聚烯烃共聚物。在此基础上，采用熔喷纺丝法制备了PP-g-NDAM熔喷纤维，采用共混纺丝法将乙酸丁酸纤维素(CAB)与LDPE-g-NDAM，CAB/iPP-g-NDAM体系熔融挤出，利用丙酮出去CAB后，获得LDPE-g-NDAM与iPP-g-NDAM纳米纤维。
　　 在PP-g-NDAM的研究中，利用红外光谱表征了接枝反应的发生，PP-g-NDAM的接枝率(GD)随过氧化二异丙苯(DCP)用量增加先上升后下降，随NDAM用量增加先快速上升而后缓慢上升;而PP-g-NDAM的熔体流动指数(MFI)随DCP用量增加表现为先下降后上升，随NDAM用量增加出现小幅下降;同时，利用抗氧剂Irganox1010/Irgafos168复配体系很好地抑制了反应挤出过程中PP的降解反应，提高了PP-g-NDAM的热稳定性。与PP相比，PP-g-NDAM未发生晶型转变，熔融温度(Tm)略有下降，结晶温度(Tc)明显上升，且大幅度提高了热稳定性。以最佳原料质量比制得的PP-g-NDAM熔喷纤维的平均直径为3.1μm。熔喷织物的断裂伸长率下降，透气性上升。纤维氯含量最高可达380μg/gPP-g-NDAM熔喷纤维，且氯漂可再生性较好。
　　 在LDPE-g-NDAM的研究中，利用红外光谱表征了接枝反应的发生，LDPE-g-NDAM的GD随过氧化苯甲酰(BPO)用量增加先上升后下降，随NDAM用量单调上升;而LDPE-g-NDAM的MFI随BPO用量增加而下降，随NDAM用量增加而上升;同时，利用液体石蜡、油酸很好地抑制了反应挤出过程中的交联反应。与LDPE相比，LDPE-g-NDAM的Tm略有下降，Tc小幅上升，且热稳定性变化不大。利用共混纺丝工艺制得的LDPE-g-NDAM纳米纤维的平均直径为486nm，活性氯含量最高可达350μg/gLDPE-g-NDAM纳米纤维，且氯漂可再生性较好。
　　 在iPP-g-NDAM的研究中，利用红外光谱表征了接枝反应的发生，iPP-g-NDAM的GD随着DCP用量增加而上升，随NDAM用量增加而上升;而iPP-g-NDAM的MFI随DCP用量增加而明显上升，随NDAM用量增加而缓慢下降;与iPP相比，iPP-g-NDAM未发生晶型转变，Tm略有下降，Tc明显上升，且热稳定性提高。利用共混纺丝工艺制得的iPP-g-NDAM纳米纤维的平均直径为317nm，活性氯含量最高可达700μg/giPP-g-NDAM纳米纤维，且氯漂可再生性较好。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 聚烯烃接枝改性研究

1．2．1 反应挤出体系

1．2．2 聚烯烃反应挤出接枝功能单体研究进展

2．1．4 聚烯烃反应挤出研究亟待的问题

1．3 聚合物微／纳米纤维的制备方法

1．4 卤胺化合物抗菌功能研究进展

1．4．1 卤胺化合物的抗菌机理

1．4．2 卤胺化合物应用于纤维制备中的研究情况

1．5 本课题的提出及研究内容

第二章 聚丙烯接枝N，N-二烯丙基三聚氰胺及熔喷纤维的研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验仪器

2．2．3 实验步骤

2．2．4 测试与表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 PP-g-NDAM的制备与表征

2．3．2 PP-g-NDAM熔喷纤维的制备与表征

2．4 结论

第三章 低密度聚乙烯接枝N，N-二烯丙基三聚氰胺及纤维的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验仪器

3．2．3 实验步骤

3．2．4 测试与表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 LDPE-g-NDAM的制备与表征

3．3．2 LDPE-g-NDAM纤维的制备与表征

3．4 结论

第四章 等规聚丙烯接枝N，N-二烯丙基三聚氰胺及纤维的研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验仪器

4．2．3 实验步骤

4．2．4 测试与表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 iPP-g-NDAM的制备与表征

4．3．2 iPP-g-NDAM纤维的制备与表征

4．4 结论

第五章 全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及专利

致谢