聚烯烃粘性树脂材料的开发

摘要

本论文通过熔融接枝方法对聚乙烯(PE)接枝马来酸酐(MAH)制备粘性树脂材料进行研究。实验对接枝过程的加工温度、基础树脂选择、引发剂和单体的最佳配方以及添加助剂减少副交联反应进行研究，制得能良好粘接尼龙6(PA6)膜且交联晶点几乎为零的聚烯烃粘性树脂。测试了制得的接枝物的接枝率及凝胶含量，并对其剥离强度、拉伸性能、熔体流动速率、流变性能、热学性能、水蒸气透过率及结晶等多项性能进行研究。
　　实验通过改变基体树脂的种类，包括:低密度聚乙烯(LDPE)、超低密度聚乙烯(VLDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)以及不同树脂的复配体系，确定能良好粘接PA6膜的粘性树脂的基体树脂为VLDPE/LLDPE=90/10的复配体系。研究了接枝所需的最佳加工温度，通过改变不同的加工温度研究对体系的性能影响，确定了最佳加工温度为170℃。化学滴定法和红外光谱分析表明，MAH单体确实接枝到了PE大分子链上。
　　实验采用过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂，研究了不同添加量的BPO对接枝体系的影响。通过实验得出，随BPO含量的增加，接枝率先上升后降低，当BPO添加含量为0.08份时，为体系最佳选择;同时研究了不同添加量的MAH对接枝体系的影响，随MAH含量的增加，接枝率先上升后小幅度下降，当MAH添加含量为0.8份时，为体系的最佳选择。
　　由于接枝过程中会出现不可避免的交联副反应，即出现凝胶现象，研究的粘性树脂在吹膜时会出现晶点问题，影响薄膜表观及对PA6膜的粘接性能，因此尝试了不同种类的加工助剂二甲基甲酰胺(DMF)和苯乙烯(St)，改善了晶点问题，且St效果更好。
　　通过研究最终可得结论:在170℃加工温度下，以VLDPE/LLDPE=90/10复配体系为基体树脂，MAH添加量为0.8份，BPO的添加量为0.08份，减少交联的助剂St的添加量为0.8份时，体系接枝率达到1.78％，凝胶含量为4.3％，对PA6膜的剥离强度达到65.9N/cm，基本符合实际应用要求。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 聚乙烯概述

1．2 聚烯烃粘性树脂概述

1．2．1 粘性树脂的概述

1．2．2 粘性树脂的粘接理论

1．2．3 聚烯烃粘性树脂的开发

1．2．4 聚烯烃粘性树脂的应用

1．3 聚乙烯的接枝改性

1．3．1 聚乙烯的接枝机理

1．3．2 聚乙烯的接枝改性方法

1．4 聚乙烯接枝马来酸酐概述

1．4．1 马来酸酐概述

1．4．2 接枝反应影响因素

1．4．3 接枝反应的控制

1．4．4 接枝物的应用

1．5 本论文研究主要内容

1．6 本论文的研究目的及意义

2 材料与方法

2．1 主要原料和试剂

2．2 实验仪器与设备

2．3 实验工艺路线

2．4 共混物的制备

2．5 复合膜的制备

2．6 接枝产物的表征

2．6．1 标准溶液的配制与标定

2．6．2 接枝物的纯化

2．6．3 接枝率的测定

2．6．4 凝胶含量的测定

2．6．5 红外光谱分析

2．7 试样测试

2．7．1 力学性能测试

2．7．2 熔体流动速率测试

2．7．3 毛细管流变性能测试

2．7．4 差示扫描量热法(DSC)性能测试

2．7．5 偏光显微镜(POM)测试

2．7．6 热重分析测试

2．7．7 维卡软化点测试

2．7．8 水蒸气透过率测试

3 结果与讨论

3．1 基础树脂选择对粘性树脂性能影响

3．2 加工温度对接枝体系性能的影响

3．2．1 加工温度对体系接枝率及凝胶含量的影响

3．2．2 加工温度对体系拉伸性能的影响

3．2．3 加工温度对体系剥离强度的影响

3．2．4 加工温度对体系熔体流动速率的影响

3．2．5 加工温度对体系维卡软化点的影响

3．2．6 接枝物的表征

3．2．7 加工温度对物料表面影响

3．3 BPO用量对接枝体系性能的影响

3．3．1 BPO用量对体系接枝率及凝胶含量的影响

3．3．2 BPO用量对体系剥离强度的影响

3．3．3 BPO用量对体系拉伸性能的影响

3．3．4 BPO用量对体系熔体流动速率的影响

3．3．5 BPO用量对体系DSC性能的影响

3．3．6 BPO用量对体系偏光显微镜照片的影响

3．3．7 BPO用量对体系毛细管流变性能影响

3．4 MAH用量对接枝体系性能的影响

3．4．1 MAH用量对体系接枝率及凝胶含量的影响

3．4．2 MAH用量对体系剥离强度的影响

3．4．3 MAH用量对体系拉伸性能的影响

3．4．4 MAH用量对体系熔体流动速率的影响

3．4．5 MAH用量对体系毛细管流变性能的影响

3．4．6 MAH用量对体系水蒸气透过率的影响

3．4．7 MAH用量对体系TGA性能的影响

3．5 添加不同助剂对接枝体系交联副反应的控制

3．5．1 添加二甲基甲酰胺(DMF)对体系副反应的控制

3．5．2 添加第二单体苯乙烯(St)对体系副反应的控制

4 结论

5 展望

参考文献

7 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢