聚丙烯(PP)低温等离子体表面改性及其原位引发苯乙烯聚合合金化研究

摘要

本文以低温等离子体表面改性为基础，用一种新的方法制备出了聚丙烯(PP)/聚苯乙烯(PS)原位合金。采用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、广角X射线衍射(XRD)、小角X光散射(SAXS)对共混体系结构进行了探讨。
　　 运用氩气(Ar)等离子体对PP薄片进行表面改性，结合接触角、表面张力的测试确定出了表面处理的参数。用X射线光电子能谱(XPS)表征出了元素和基团的含量，并结合红外谱图(FTIR)确定出了含氧基团的存在，主要为C=O、-O-C=O和过氧基团。用DPPH法测定出了PPP(低温等离子体处理后PP表面)表面自由基的含量，结果表明放电电压是影响自由基含量的最重要因素。
　　 低温等离子体表面处理以后，表面的活性基团在一定的温度条件下可以引发烯类单体的聚合，同时，PPP表面的自由基也成为了接枝聚合的场所，结果表明，在表面引发和热聚合的协同作用下，苯乙烯(St)快速的聚合，分子量、转化率都比St的热聚合要高，并且PPP表面的接枝率能达到4.32％。
　　 100℃、120℃两个条件下，PPP与St预聚2 h以后，PPP粒料和一定转化率的PS溶为一体，反应产物为固态，添加一定质量的PP、PS粒料，按不同的配料比组成共混体系，一定条件下密炼后制得原位合金并对其进行了形貌和结构上的比较。
　　 SEM结果表明，两相能均匀分散。用DSC进行了玻璃化转变温度和平衡熔点的测量，结果显示两相之间的相容性得到了改善。用SAXS结果计算出了界面层厚度和长周期的值，结果显示，小角X光散射方法在判断共混物的相容性方面是可行的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1等离子体简介

1.1.1等离子体的基本概念

1.1.2等离子体的分类

1.1.3等离子体的发生及发生装置的类型

1.1.4等离子体的诊断方法

1.1.5等离子体技术在高分子材料领域的应用

1.1.6等离子体处理对聚合物的表面的改性效果

1.1.7等离子处理效果的退化效应

1.1.8表面接枝

1.1.9表面处理与表面接枝的结合

1.2聚合物共混体系研究进展

1.3聚合物/可聚合性单体的原位合金化

1.4本课题的研究意义和研究思路

第二章实验部分

2.1实验药品及设备

2.1.1实验原料

2.1.2仪器与设备

2.1.3实验药品的提纯

2.2等离子体表面处理实验

2.2.1接触角和表面张力的测定

2.2.2 PPP表面XPS结果分析

2.2.3 PPP表面傅立叶红外光谱(FTIR)结果分析

2.2.4扫描电子显微镜(SEM)观察等离子处理后表面形貌

2.2.5 DPPH的四氯化碳溶液的配置

2.3 PP表面接枝的表征及PP／PS共混物的制备

2.3.1傅立叶红外光谱(FTIR)表征PP表面接枝聚苯乙烯

2.3.2 PP表面接枝聚苯乙烯接枝率的表征

2.3.3粘度法测定聚苯乙烯的相对分子质量

2.3.4 PP／PS共混物的制备

2.4共混物形貌结构与性能的表征

2.4.1扫描电子显微镜(SEM)分析

2.4.2差示扫描量热仪(DSC)分析

2.4.3广角X射线衍射(XRD)分析

2.4.4小角X光散射(SAXS)分析

第三章等离子对聚合物表面处理

3.1引言

3.2聚丙烯表面接触角及表面张力的测试

3.3实验部分

3.3.1试验条件的确定

3.3.2表面处理对PP接触角、表面张力变化的影响

3.4 XPS表征聚丙烯表面等离子处理效果

3.5红外表征等离子体表面处理形貌

3.6 SEM表征等离子体处理结果

3.7 DPPH法测定PP表面自由基浓度的变化

3.7.1测定原理及方法

3.7.2试验结果及讨论

3.8本章小结

第四章PPP引发St单体聚合及PS在PPP表面上的接枝研究

4.1引言

4.2试验方法及反应机理的讨论

4.3不同反应条件对引发聚合的影响

4.4不同反应条件对接枝率的影响

4.5本章小结

第五章共混体系结构分析

5.1共混体系SEM结果表征

5.2合金的DSC结果分析

5.2.1共混体系的相容性分析

5.2.2共混体系的平衡熔点(Tm0)

5.3共混体系XRD结果表征

5.4小角X射线散射(SAXS)对合金结构的表征

5.4.1引言

5.4.2界面层厚度的计算

5.4.3长周期的计算

5.5本章小结

第六章全文主要结论

参考文献

攻读硕士期间发表论文及参与的科研项目

致 谢