聚丙烯固相接枝改性及其接枝聚合动力学的研究

作     者：武芹 

作者单位：东北石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王鉴

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：聚丙烯 固相接枝 动力学 接枝机理 甲基丙烯酸缩水甘油酯 

摘      要：聚丙烯(PP)作为一种通用塑料,其来源广泛,价格低廉,且具备优异的力学性能和耐热性能,近年来广泛应用于工业生产的各个领域。但由于聚丙烯的线性结构,导致其染色性和润湿性差,低温脆性,机械强度和硬度较低,且与极性聚合物、无机填料的相容性很差等缺点,限制了 PP的进一步推广应用。本文以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和苯乙烯(St)为接枝单体,采用固相接枝法,分别对PP进行单组分单体和双组分单体固相接枝反应,确定了固相接枝反应工艺的物料配方及合成条件,对GMA固相接枝PP反应的微观接枝聚合动力学进行了初步探讨。GMA单体单独固相接枝PP:考察了 GMA用量、反应温度、反应时间、二甲苯用量、过氧化苯甲酰(BPO)用量、丙烯酰胺(AM)与BPO配比等因素对接枝反应的影响,并采用熔体流动速率(MFR)、红外光谱等手段对接枝产物进行了表征。结果表明:引发剂用量、反应时间、反应温度、界面剂等因素对接枝率的影响较为相似,均呈先上升后下降的变化趋势。PP/GMA/BPO/二甲苯为100/10/0.3/10(质量比)时,反应温度100 ℃,反应时间120min,接枝率最高达7.8%。以AM-BPO为引发体系时,接枝率明显增加到8.4%,且MFR值明显下降。GMA和St双单体固相接枝PP:考察了反应温度、反应时间、引发剂用量、二甲苯用量、单体质量比等因素对接枝反应的影响。结果表明:向GMA固相接枝PP反应体系加入少量的St,可显著提高接枝率。最佳工艺条件为:PP/单体总质量/BPO/二甲苯为100/10/0.3/10(质量比)时,单体质量比w(GMA):w(St)=2:1,反应温度为100℃,反应时间为140 min。GMA固相接枝PP的微观接枝聚合动力学研究:考察了单体浓度、引发剂浓度、温度对聚合速率的影响,建立了微观聚合动力学模型,并确立了动力学模型参数。结果表明:初始聚合速率与单体浓度呈1.57次方、与引发剂浓度呈0.48次方关系,聚合温度服从Arrhenius方程。聚合速率方程为:Re=Aexp(-Ea/RT)[I][M],表观活化能Ea=86.63 kJ/mol。