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本文以过硫酸铵(APS)为引发剂,采用水相接枝方法合成聚丙烯接枝马来酸酐共聚物。运用机械搅拌和超声波震动两种不同的搅拌方式进行接枝反应。研究不同反应条件对接枝率的影响,优化反应条件,包括对PP进行预处理。最后,将自制接枝聚丙烯作为无机填料填充聚丙烯的相容剂,考查相容性改善效果。
在PP水相接枝马来酸酐反应中,由正交实验可知对接枝率高低影响大小的因素依次为:反应温度、反应时间、马来酸酐浓度和引发剂浓度。通过正交实验得到最优化实验条件为:MAH浓度为0.6mol/l,APS浓度为0.020mol/l,反应温度为85℃,反应时间为90min。
通过对其反应体系的研究,考察了单体用量、引发剂用量、界面剂用量、反应温度、反应时间、PP粉末粒径大小及其结晶度和搅拌速度搅拌方式对接枝反应的影响。分析各个因素可以得到:接枝反应不是单纯的表面反应;随结晶度上升,接枝率基本呈线性下降趋势,证明PP接枝反应主要发生在非晶区,结晶度越高,接枝率越低。在超声波震动下得到的产物接枝率比机械搅拌稍高。
对接枝产物进行结构表征和性能测试,可以得出以下结论:产物的红外光谱证实了MAH单体接枝到了PP分子链上;极性的MAH单体接枝到PP链上后,分子间的作用力增大,与纯PP比较,接枝产物的熔体流动速率下降;接枝后其熔点降低,结晶度提高;拉伸强度和冲击强度均得到提高。
对PP粉料进行紫外光预照射和化学溶胀剂预处理,对不同预处理条件下得到的接枝产物接枝率变化进行分析。可以得到:紫外光预处理和化学溶胀剂预处理对接枝率有比较大的影响,适当的紫外光照射时间可以提高PP-g-MAH的接枝率,适当的化学溶胀时间也可以提高接枝率,采用甲苯作为化学溶胀剂时,PP-g-MAH的接枝率最大。
最后,在PP与无机填料共混体系中,加入PP-g-MAH作为增容剂后,体系相容性增加,各项性能有所改善。对于PP/talc体系,固定加入talc量为20wt%,随着PP-g-MAH加入量的增加和接枝率增大:冲击强度、断裂伸长率上升,固定加入PP-g-MAH(选接枝率为1.05%)量为4wt%:随着talc用量的增加,冲击强度大致表现出先增加后减小的规律,弯曲强度呈现出先增加后减小的规律,其弯曲模量逐渐增大。并通过扫描电子显微镜对试样断面进行形貌表征,从微观结构上也验证了以上性能得到改善的结论。