基于近临界DME溶胀-插嵌的PP接枝改性方法研究

作     者：姜泽钰 

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：2020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）] 

主      题：聚丙烯 固相接枝 二甲醚 近临界 溶胀插嵌 

摘      要：聚丙烯的固相接枝开始于20世纪80年代末,固相接枝产物接枝率比较低,功能性基团和形成的支链分布不均匀,不利于进行表面印刷、染色,以及开发高分子合金和共混复合材料,限制了PP的应用。超临界二氧化碳(SC CO)协助固相接枝改性方法虽然使功能基团分布均匀且PP分子断链少,但是溶胀效果有限且临界压力高达7.38 MPa,给工业应用带来一定困难。为了解决以上问题,因此使用近临界二甲醚协助固相接枝反应的方法具有重大的意义。本课题的研究目标是在温和的条件下合成出接枝率可控、单体分布均匀的接枝产物,优化制备功能化PP的反应条件和流程使其易于实现工业化。采用近临界DME插嵌技术,溶胀聚丙烯(PP)薄膜使改性单体和引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)插嵌至PP基体内部,移除溶胀剂后在合适的温度下热引发,进行自由基反应从而得到接枝产物。本课题对甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝聚丙烯体系、甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯(St)共单体接枝聚丙烯体系和近临界DME体系对不同聚丙烯基体材料溶胀度进行了硏究。确定溶胀温度、溶胀时间、接枝反应时间、反应温度、单体配比,单体用量和引发剂用量对相对接枝率和接触角的影响。用傅立叶红外光谱对接枝产物进行表征,证明单体均已成功接枝到PP基体上,再对接枝产物进行定量分析,以表征接枝率的相对大小,釆用水接触角方法表征了接枝物的亲水性能,热重分析测定了接枝产物热稳定性。实验结果表明以近临界二甲醚做为溶胀剂,将聚丙烯样条、聚丙烯薄膜和聚丙烯颗粒在55℃下溶胀24 h,聚丙烯薄膜的溶胀度最高,因此本实验采取聚丙烯薄膜为反应基质。在甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯体系中,在溶胀温度为55℃,溶胀时间为3h,单体GMA用量6份(以PP为100份基准),引发剂AIBN用量为0.5份(以PP为100份基准),反应温度为85℃,反应时间为3 h时相对接枝率达到最大为2.91%,接枝产物的水接触角降到69.75°。在甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯共单体接枝聚丙烯体系中,引发剂AIBN用量(以PP为100份基准)为0.6份,单体(GMA,St的物质的量比为1:1)总投料量为10份(以PP为100份基准)时,在55℃溶胀时间3 h,然后升温至85℃反应3 h,得到了相对接枝率为5.86%,水接触角为67.19°的接枝产品。热分析实验表明,单体的加入降低了PP的耐热性。