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本文研究了采用紫外光照射引发,通过气相异相法在聚丙烯(粉料)分子链上接枝马来酸酐单体,从而得到接枝产物(PP-g-MAH),使PP功能化。
聚丙烯(PP)是五大通用塑料之一,其有用途广泛、产量大、价格低廉、耐水、耐化学腐蚀、以及容易成型等优点。但是聚丙烯具有非极性和结晶性,使其加工性能较差,严重制约了聚丙烯的进一步推广应用。
马来酸酐(MAH)是一种含有多种官能团的极性化合物。分子结构中含有不饱和双键,容易与其它聚合物发生接枝聚合反应,所以通过用马来酸酐功能化一些极性的聚合物,可以增加其与其它极性物质的相容性。
在聚丙烯表面改性的诸多方法中,紫外光接枝以其设备成本低,反应速度快,易操作等特点,近年来备受关注,发展较快。另外,紫外光比高能辐射对材料的穿透力差,故接枝聚合反应可严格地限定在材料的表面或亚表面进行。同时,因为所用的紫外光的能量比较低,不会损坏材料的本体性能,开辟了表面接枝改性的新途径。
本文采用3种紫外光照射方式,对不同反应条件下的接枝产物的接枝率进行测试,分析不同反应条件对接枝率的影响,优化反应条件。在PP气相异相接枝马来酸酐的反应中,由正交试验可知对接枝率高低影响大小的因素为:反应温度、反应时间、马来酸酐的用量和光敏剂二苯甲酮的用量。通过正交试验得到优化试验条件为:反应温度85℃,反应时间120min,MAH用量2.5g,BP用量0.6g,BPO用量0.4g。
通过对其反应体系的研究,考察了反应时间、反应温度、马来酸酐单体用量、引发剂用量、光敏剂的种类与用量对接枝反应的影响。分析各个因素可以得到如下结论:
在其它条件固定时,产物的接枝率随MAH的浓度增大而提高,然后基本趋于平缓,用量为2.5g时比较合适。
当其它因素不变时,产物的接枝率随引发剂用量增大而提高,然后基本趋于平缓,用量为0.6g时比较合适。
在本实验中,光敏剂选用二苯甲酮(BP)为好,产物的接枝率随BP用量增大而提高,过多接枝率会有所下降,用量为0.7g为宜。
在本实验中,反应温度有一个合适的范围,即在85℃左右,容易制备出较高接枝率的产品。
反应时间对接枝率的影响,不是越长越好,当超过120min后,产物的接枝率提升开始变得缓慢。
综合实验各因素的影响,在条件为:MAH为2.5g,BP为0.68g,BPO为0.4g,反应温度为85℃,反应时间为120min,可达获得接枝率为1.10%的产物。
然后对在实验室制备的接枝产物进行结构表征和有关性能的测试,可以得出以下结论:
1.对纯化的产物进行红外光谱表征,在1700~1900cm-1出现了新的特征吸收峰,说明了MAH已经接枝到聚丙烯的分子链上。
2.极性的MAH单体接枝到PP分子链上后,与纯PP相比较,接枝产物的熔体流动速率下降,熔体的粘度增大,熔点上升,力学性能稍有所提高。结晶度变化不大,说明紫外光引发对产物的本体性能改变很小。