聚丙烯的熔融接枝反應(yīng)改性研究.pdf

1、絕大部分商品化聚丙烯(PP)是通過Ziegler-Natta或茂金屬催化劑聚合得到，為高度線性等規(guī)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其在加工過程中表現(xiàn)出低熔體強(qiáng)度等弱點(diǎn)。由于這方面的缺陷致使PP在發(fā)泡、熱成型、擠出流延、吹塑等方面的應(yīng)用受到限制。據(jù)報(bào)道長(zhǎng)支鏈化改性是改善PP拉伸流變行為、增強(qiáng)應(yīng)變硬化、提高熔體強(qiáng)度的最有效辦法之一。此外，PP的極性化也一直是改性的熱點(diǎn)之一。
　　 首先，利用在Brabender轉(zhuǎn)矩流變儀中進(jìn)行聚丙烯接枝馬來酸酐（PP-g

2、-MAH）與乙二胺(EDA)或γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)之間的熔融間歇基團(tuán)反應(yīng)以制備長(zhǎng)支鏈聚丙烯(LCBPP)。重點(diǎn)考察二種橋聯(lián)劑之間的區(qū)別。通過反應(yīng)實(shí)時(shí)扭矩圖、產(chǎn)物紅外譜圖和流變行為的剖析，證明產(chǎn)物長(zhǎng)支鏈結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，且硅烷的橋聯(lián)效果比乙二胺好，但易產(chǎn)生交聯(lián)。
　　 其次，在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行了以PP-g-MAH為原料，EDA或APTES為橋聯(lián)劑的反應(yīng)擠出以制備LCBPP。對(duì)比間歇反應(yīng)，重點(diǎn)探討了超臨界二氧化碳(scC

3、O2)輔助及連續(xù)化后橋聯(lián)劑種類及用量的影響。與間接法類似，EDA為橋聯(lián)劑，產(chǎn)物均沒有產(chǎn)生凝膠；而以APTES為橋聯(lián)劑，在反應(yīng)擠出中極易產(chǎn)生凝膠。產(chǎn)物的儲(chǔ)能模量與損耗模量均較原料有所提高，且發(fā)現(xiàn)scCO2的加入有助于反應(yīng)更加充分進(jìn)行，且降低加工溫度能明顯減緩聚丙烯的降解。
　　 此外，探討了將馬來酸酐（MAH）作為聚丙烯的極性接枝單體，以過氧化二異丙苯(DCP)作為引發(fā)劑，通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融接枝反應(yīng)，得到PP-g-MAH產(chǎn)品

4、。考察了不同工藝與配方的影響，并采用了scCO2輔助反應(yīng)擠出技術(shù)。結(jié)果表明，當(dāng)MAH含量一定時(shí)，隨著DCP含量的增加，接枝率也不斷增大，但同時(shí)伴隨嚴(yán)重的降解。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速提升時(shí)，縮短了物料的平均停留時(shí)間，導(dǎo)致反應(yīng)程度降低。加入CO2促進(jìn)了大分子與小分子間的擴(kuò)散和傳質(zhì)，有效地提高了接枝反應(yīng)程度．
　　 最后，采用傳統(tǒng)聚丙烯反應(yīng)擠出熔融接枝馬來酸酐及利用馬來酸酐和二胺類擴(kuò)鏈劑之間基團(tuán)反應(yīng)制備LCBPP相結(jié)合的方法，通過在雙螺桿擠出機(jī)中

5、加料策略的組合，一步法由普通線性聚丙烯制得長(zhǎng)支鏈聚丙烯。結(jié)果表明，當(dāng)馬來酸酐含量一定時(shí)，DCP含量在一定區(qū)間內(nèi)有一個(gè)較優(yōu)值，使產(chǎn)品性能較佳。產(chǎn)物具備長(zhǎng)支鏈聚合物的一般特征，流變行為得到了大大改善，如低頻剪切儲(chǔ)存模量增加、損耗角變小、復(fù)數(shù)粘度增大、剪切變稀程度降低等。同時(shí)，改變酸酐與胺的摩爾比可調(diào)控所得LCBPP結(jié)構(gòu)。隨著長(zhǎng)支鏈密度增加，長(zhǎng)支鏈聚合物的流變特征顯得更加突出，而且儲(chǔ)存模量和損耗模量的交點(diǎn)向低頻方向移動(dòng)。同時(shí)也嘗試采用scCO