聚丙烯树脂及纤维的接枝改性研究

摘要

该文讨论了影响熔融接枝效果的各种因素.研究表明,红外光谱表明MAH确实接到了聚丙烯分子链上;MAH单体的最佳浓度为5g/100gPP;添加第二单体苯乙烯可以提高产物接枝率,但由于实际需要,接枝过程不宜添加苯乙烯;引发剂浓度应控制在0.6~0.8％;双螺杆挤出机四个加工段温度分别应控制在:加料段-165~170℃,熔融段、计量段-190℃,机头-160~170℃;螺杆的转速应控制在50~55rpm.该文还重点研究了PP-g-MAH树脂的结晶行为.X衍射表明,在相同的等温结晶温度(120℃)和时间下,接枝聚丙烯的结晶度比纯聚丙烯的结晶度小,且随接枝率的提高而减小.热台偏光显微镜观察结果显示PP、PP-g-MAH在从熔体冷却过程中,均形成了球晶结构,在等温结晶时,PP球晶生长的最快温度为125℃左右,PP-g-MAH球晶生长最快的温度为130℃,同时,PP-g-MAH的球晶生长最快的温度要比PP的高且最大结晶速率较小.非等温结晶测试表明,PP-g-MAH的结晶速率比PP的大,由Kissinger法得到的PP-g-MAH的结晶活化能比PP的略大,说明接枝聚丙烯的分子链的活动性比PP稍差.该文还研究了PP-g-MAH树脂的流变性能.PP-g-MAH的熔体属于非牛顿流体,是典型的切力变稀行为;PP-g-MAH的粘度随温度的降低而升高,在高剪切速率时随温度升高幅度与PP相当,而在低剪切速率时则较PP为大;PP-g-MAH的粘流活化能在低剪切速率时比纯PP大,高剪切速率时则略小;PP-g-MAH的非牛顿指数n比纯PP的小,且随温度升高而增大.该文还对PP-g-MAH树脂的纺丝,以及所得纤维的结构性能进行了研究.在流变仪模拟纺丝及可纺性探讨的基础上,分别确定了PP-g-MAH树脂纺制普通截面纤维和中空纤维的纺丝工艺条件.在普通熔纺设备上能顺利纺丝.然后,通过热牵伸,卷绕丝可稳定的拉伸.用材料试验机和声速仪测定了PP-g-MAH纤维的结构和性能.在力学性能上,PP-g-MAH纤维的断裂强度比PP纤维的低,接枝率越高强度越低,断裂伸长率则相反;与普通纤维相比,无论PP,还是PP-g-MAH,其中空纤维的相对断裂强度和断裂伸长都要低很多;接枝聚丙烯纤维在相同拉伸倍数下的取向度比纯PP纤维大;在相同的拉伸倍数下,中空纤维的取向度比普通纤维的要小.另外,该文还对MAH在纤维中的残留量进行了研究.结果表明,残留的MAH相当于接枝的MAH的3.7％~12.2％,也就是说游离的MAH对接枝聚丙烯纤维性能的贡献很小,主要是接枝的马来酸酐改变了聚丙烯纤维的性质.吸湿率测定结果表明,与纯聚丙烯纤维相比,接枝聚丙烯纤维的吸湿率有了明显提高,在相同拉伸倍数下提高了3~5倍;接枝聚丙烯中空纤维的吸湿率比纯聚丙烯中空纤维的吸湿率提高了70~80％.该文最后研究了用马来酸酐接枝丙纶的影响因素和被接枝纤维的吸湿性和力学性能.结果表明,随着接枝率的提高,纤维的吸湿率逐渐提高;随着接枝率的增加,纤维的断裂强度降低,伸长则有所增加.

目录

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第一章前言

1.1.聚丙烯树脂接枝改性的实施方法

1.1.1溶液接枝

1.1.2熔融接枝

1.1.3固相接枝

1.1.4悬浮接枝

1.2.接枝产物的表征

1.3.聚丙烯接枝物的性能与应用

1.4.聚丙烯纤维的接枝共聚改性

1.5.本课题的提出

参考文献

第二章马来酸酐接枝聚丙烯的制备

2.1接枝方法的遴选

2.1.1实验

2.1.2结果与讨论

2.2接枝聚丙烯的制备

2.2.1实验

2.2.2结果与讨论

2.3本章结论

参考文献

第三章PP-g-MAH结晶行为研究

3.1实验方法

3.1.1 X-射线衍射

3.1.2热台偏光显微镜拍照

3.1.3 DSC测定

3.2结果与讨论

3.2.1 X射线衍射分析

3.2.2 PP-g-MAH的等温结晶行为

3.2.3 PP-g-MAH的非等温结晶动力学

3.3本章结论

参考文献

第四章马来酸酐接枝聚丙烯的流变性能

4.1实验方法

4.2结果与讨论

4.2.1流动曲线

4.2.2剪切应力与剪切速率之间的关系

4.2.3温度对试样熔体的粘度的影响

4.2.4剪切速率对熔体粘度的影响

4.2.5非牛顿指数n

4.3本章结论

参考文献

第五章PP-g-MAH纤维的制备及结构与性能研究

5.1实验仪器与设备

5.2实验内容及方法

5.3实验结果与讨论

5.3.1 PP-g-MAH切片的处理

5.3.2 PP-g-MAH的纺丝成型

5.3.3纺丝温度的控制

5.3.4卷绕速度的选择

5.3.5其他工艺参数

5.3.6纤维的拉伸

5.3.7纤维的常规力学性能

5.3.8纤维取向度

5.3.9游离马来酸酐的脱除

5.3.10纤维的吸湿率

5.3.11中空纤维的截面

5.4本章结论

参考文献

第六章聚丙烯纤维的接枝改枝性研究

6.1实验部分

6.2结果与讨论

6.2.1影响接枝率的因素

6.2.2接枝纤维的吸湿率

6.2.3接枝纤维的力学性能

6.3本章结论

参考文献

第七章结论

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