聚丙烯固相接枝改性研究
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当代化工研究Modem Chemical Research158工艺与设备2020•18聚丙烯固相接枝GMA工艺研究*谢志杰宋文波*(中国石化北京化工研究院北京100000)摘耍:通过固相接枝餉方法,将甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝到均聚聚丙烯(iPP)上,考察了反应温度、反应时间对接枝反应效率、产物凝胶含量及熔体质量流动速率(MFR)的影响.结果表明:当投料比为m(PP):m(GMA):m(BPO)=100:5:0.125时,反应温度为100r,反应时间15min,接枝效率即可达到75%以上.反应时间时缩短对于实现GMA接枝改性聚丙烯时产业化有价值.关键词:聚丙烯;甲基丙烯酸缩水甘油酯;固相接枝中图分类号:TQ325.14文献标识码:AStudy on GMA Solid-phase Grafting Technology on PolypropyleneXie Zhijie,Song Wenbo*(Beijing Research Institute of Chemical Industry,SINOPEC,Beijing,100000) Abstract:Glycidyl methacrylate(GMA)was grafted onto homo-polypropylene(iPP)by solid-phase grafting.The effects of reaction temperature and reaction time on the grafting reaction were investigated.When the f eeding ratio is m(PP):m(GMA):m(BPO)=100:5:0.125,reaction temperature is100°C,reaction time is15min,the grafting efficiency can reach more than75%.The shortening of t he reaction time is benefit to the technology^commercialization.Key words:polypropylene-i GMA;solid-phase grafting聚丙烯(PP)是目前用途最广,用量最大的聚合物材料之一,由于其原料来源广泛、易于加工、价格便宜、机械性能良好、耐化学腐蚀等优点,在家居、建材、包装、汽车等领域得到广泛应用「%聚丙烯接枝改性是材料极性化、功能化的有效方法,主要是通过自由基反应将含有不同官能团的化合物引入到聚丙烯分子链上以赋予聚丙烯不同的性能丙烯酸酯类是研究较多的一类接枝单体,其接枝产物可用作偶联剂皈、增容剂以及粘结剂⑷等方面。
用超临界二氧化碳固相接枝改性聚丙烯【摘要】本文研究了用超临界二氧化碳夹带乙醚溶胀聚丙烯(PP)三单体固相接枝改性聚丙烯的接枝改性。
超临界二氧化碳是一种环境无害的溶剂和溶胀剂,利用超临界二氧化碳协助溶解单体溶胀聚丙烯进行固相接枝是一种新的接枝改性方法,与传统的固相接枝工艺相比有两个主要优点:一,通过控制溶胀时间、压力、温度可以很好的控制接枝率和接枝效率;二,通过超临界二氧化碳溶胀过程,将原来固相反应收扩散控制转变为受反应控制。
加入乙醚作为共溶剂提高了超临界二氧化碳的溶解性,同时提高了对原料聚丙烯的溶胀效果,提高了固相反应的接枝率。
【关键词】聚丙烯;超临界二氧化碳;接枝改性;马来酸酐;夹带剂聚丙烯是一种分子链规整性极高的非极性聚合物,其耐热性、低温韧性、注塑成型尺寸稳定性以及与其它高聚物的相容性差,给聚丙烯及其合金材料的制备和应用带来了极大的困难和限制。
因此如何提高聚丙烯的极性,并使其带有反应活性较高的官能团,改善注塑制品成型尺寸稳定性就成为了一个非常重要的课题。
聚丙烯改性方法多种多样,总体上可划分为化学改性和物理改性。
物理改性是通过改变聚丙烯材料的高层次结构,已达到改善材料性能的目的。
物理改性主要包括共混改性、填充改性、复合增强、表面改性等。
化学改性主要是改变聚丙烯的分子链结构,从而改进材料性能。
化学改性主要包括:共聚、接枝、交联、氯化、氯磺化等。
目前,聚烯烃的化学接枝改性方法有很多。
根据接枝体系中聚烯烃的形态可概括为溶液接枝、熔融接枝、固相接枝和悬浮接枝法、辐射接枝改性。
1.超临界CO2协助接枝的优势利用超临界CO2(临界温度31.3℃,临界压力7.38MPa)流体技术进行聚合物改性是近年发展起来的一种新方法。
超临界CO2流体以其黏度低、扩散系数大、密度随压力变化大、无毒不燃、化学惰性、不污染环境等独特优点,成为用于高分子合成和改性的一种倍受青睐的介质。
超临界CO2流体能够溶解大多数小分子有机物和少数含氟、硅的高分子,对绝大多数聚合物不溶,但能不同程度地溶胀。
PP固相接枝改性方法固相接枝简介固相法是20世纪90年代兴起的一种制备改性聚烯烃的方法。
它是将PP粉末直接与适量的单体、引发剂以及其他适当的助剂接触直接反应。
反应温度一般控制在聚烯烃的软化温度一下(100℃~130℃),常压反应。
与其他接枝方法相比,固相接枝法有许多显著优点:反应时间短,成本低,PP降解少,接枝效率高,接枝率高,不使用溶剂或使用少量有机溶剂作为表面活性剂,溶剂被PP表面吸收,后处理简单,结合了溶液法和熔融法的优点,克服了二者的缺点,高效节能有着良好的发展前景。
1. PP固相接枝原理PP接枝机理实质上是自由基反应,有引发剂分解或其他形式产生的自由基取代PP上的α氢,生成PP大分子自由基,再与接枝单体反应生成PP接枝物,同时,初级自由基也直接引发单体聚合,单体的低聚物自由基再与PP大分子链自由基发生耦合终止,接枝到PP分子上的可以是单个分子,也可以是低聚物。
接枝体系通常由PP 树脂、接枝单体、引发剂及其他助剂构成。
首先,PP固相反应发生在其微孔内,通过扩散和吸附作用,单体分子到达微孔中与PP分子发生反应,由于聚合物晶区内的吸附和扩散作用可以忽略,因此,PP的固相接枝仅发生在无定形区域。
其次,与熔融接枝相比,固相接枝机理研究起步比较晚,但两者的机理有相似之处。
不同之处为熔融接枝处于高温状态,PP这类聚烯烃容易发生β大分子剪切,大分子链降解严重。
而固相接枝温度通常在100℃~120℃,特别是多单体固相接枝,由于给电子体和受电子体形成了电子转移络合物以稳定自由基,能够有效地减少β大分子剪切。
2 固相接枝反应的影响因素2.1 引发剂加入量的影响引发剂又称自由基引发剂,指一类容易受热分解成自由基(初级自由基)的化合物,可用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合反应,也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。
引发剂用量不同,对接枝反应有不同的影响。
引发剂用量过低,单体的转化率就低;用量增大,引发剂浓度增加,初期形成自由基数目增多,粒子碰撞几率增多,转化率增大,但增大到一定的时候,用量再增大,转化率变化不大。
Science and technolo gy project科技专题塑料制造3年月刊51前言聚丙烯作为通用塑料,以产量大、应用面广以及物美价廉而著称。
但聚丙烯具有非极性和结晶性,使其结晶性聚合物、无机填充及增强材料等相容性,共混及复合使用时需加入相容剂来降低界面张力,增加界面粘接,另外其染色性、粘接性、抗静电性、亲水性也很差,这些缺点制约了其进一步推广应用。
对聚丙烯进行接枝,在其分子链上引入适当极性的支链,利用支链的极性和反应性,改善其性能上的不足,同时有增加新的性质。
因此接枝改性是扩大聚丙烯应用面的一种简单而又行之有效的方法。
[1]聚丙烯与马来酸酐的接枝反应可以通过溶液接枝、熔融接枝和固相接枝来进行。
利用反应性挤出的方法进行的熔融接枝具有设备投资少、工艺操作简单、产物无需后处理、可实现连续化生产等优点而获得了广泛的工业化应用前景。
本文使用双螺杆挤出机对马来酸酐与聚丙烯熔融接枝的工艺过程进行了研究,探讨了各种工艺因素对熔融接枝的影响。
[2]2实验部分2.1原料部分聚丙烯粉料:M I=1,大庆华科股份有限公司;顺丁烯二酸酐:分析纯,市售;过氧化二异丙苯:工业品,天津化学试剂厂;抗氧剂(1010、168),工业级,北京化工三厂;丙酮:分析纯,天津化学试剂厂;氢氧化钠:分析纯,市售;聚丙烯接枝改性的研究赵伟(大庆华科股份有限公司,黑龙江大庆,163311)摘要:在双螺杆挤出机上研制马来酸酐(M A H )接枝的聚丙烯(PP)。
主要讨论了聚丙烯(PP)与马来酸酐(M A H )在熔融挤出反应中,引发剂D C P 的用量、M A H 的用量以及反应温度、物料的停留时间对接枝物的影响。
关键词:聚丙烯;马来酸酐;接枝改性The Study of Reactive Extrusion for Grafting of MaleicAnhydrideon PolypropyleneZhao W ei(Daqing Huake Co.Ltd.,Daqing163311,China)Abstract:The article studied that Maleicanhydride (MAH)grafted polypropylene (PP)in one pair of screw.extruder.It discussed mainly the application of initiator DCP and MAH in melting reaction and the in uence of graft copolymer at different temperature and different reaction time.Keywords:Polypropylene Maleicanhydride Modify graftingwww.c n-p lastic s.n et 20172Science and technolo gy project科技专题3年月刊塑料制造532.2实验仪器和设备双螺杆挤出机高速混合机熔融指数仪2.3PP-g-M AH 的制备及接枝率的测定将PP 、M A H 、引发剂和抗氧剂等在高速混合机中混合均匀,然后在双螺杆挤出机中进行反应挤出接枝,经拉条、冷却、切粒制得M A H 接枝P P 。