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聚丙烯及氯化聚丙烯接枝改性研究

作　者: 傅和青
导　师: 陈焕钦
学　校: 华南理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 聚丙烯氯化聚丙烯接枝改性油墨胶粘剂
分类号: TQ325.14
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

聚丙烯(PP)是最具发展前途的热塑性高分子材料之一，但是，由于它是非极性聚合物限制了其使用。为了提高其极性，需对其改性。氯化聚丙烯(CPP)是聚丙烯氯化改性的产物，其应用广泛。但是目前市售产品的CPP性能有某些缺陷，主要表现在粘附性能差、透光度低、易变色等，限制了其应用。必须对CPP改性，提高其性能，使之满足涂料、油墨和胶粘剂的需要。本文用双螺杆挤出机分别研究了加入助剂和不加助剂的马来酸酐(MAH)以及MAH和苯乙烯(St)对PP的熔融接枝改性。采用正交实验优化了熔融接枝工艺条件。系统研究了单体MAH、St、引发剂过氧化二异丙苯(DCP)和助剂用量对MAH接枝率以及PP降解和交联的影响，并对其影响因素作了分析。用红外光谱(FTIR)表征了产物结构，用滴定的方法测定了接枝率(G)，用熔融指数(MI)来表征PP的降解程度，用凝胶率(Ge)来表征PP的交联程度。分析了MAH接枝的机理以及PP的副反应机理，提出了PP交联机理，分析了助剂抑制PP降解和交联的机理以及St的作用机理。研究结果表明助剂不仅能降低PP降解和交联，同时也提高了MAH的接枝率。研究发现采用双单体和助剂接枝改性PP更进一步提高了PP的性能，扩大了其应用领域。本文分别研究了不同反应条件下PP的氯化改性和马来酸接枝的聚丙烯(MAH-g-PP)的氯化改性，研究了反应温度、反应时间、氯气流动速率、PP浓度以及引发剂过氧化二苯甲酰(BPO)对氯化度的影响，得出了较佳的工艺条件。提出了氯化改性等规PP的机理，拟合出了CPP和氯化MAH-g-PP的氯化度与熔点的关系模型；研究了各因素对MAH-g-PP的氯化度以及氯化速率影响。研究结果表明氯化MAH-g-PP的性能比CPP性能得到更进一步的提高，该改性产品能满足涂料领域的需要。本研究采用一种多官能团单体作为接枝单体，同时加入了复合稳定剂对CPP进行改性，得到改性的CPP产品；研究了反应温度、反应时间、引发剂和接枝单体AS等对接枝率、附着力、透光度以及层压强度的影响；采用扫描电镜表征了改性前后CPP的粒子形态；研究了各因素对单体接枝改性CPP的聚合速率的影响。实验结果表明，改性后CPP的性能得到提高，达到油墨级要求。同时提出了单体接枝CPP的动力学模型。本文采用MAH接枝改性CPP，研究了反应温度、反应时间、MAH以及BPO的量对MAH接枝率的影响，采用FTIR表征了其结构，优化了其工艺，提出了MAH接枝CPP的机理；研究了各因素对MAH接枝聚合

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-18
第一章绪论  18-41
  1.1 研究背景  18-19
  1.2 PP化学改性研究进展  19-24
    1.2.1 化学改性方法及特点  19-21
    1.2.2 交联改性  21-23
    1.2.3 共聚  23-24
  1.3 PP物理改性  24-28
    1.3.1 PP填充改性  24-25
    1.3.2 等离子体表面改性  25-26
    1.3.3 助剂改性  26-27
    1.3.4 共混改性  27-28
  1.4 反应挤出  28-31
    1.4.1 反应挤出的原理及特点  28-30
    1.4.2 反应挤出的类型  30-31
  1.5 CPP改性进展  31-37
    1.5.1 CPP分类  31-32
    1.5.2 CPP的结构及性能特征  32-33
    1.5.3 CPP生产方法  33-34
    1.5.4 CPP改性研究进展  34-37
  1.6 PP塑料用胶粘剂  37-39
    1.6.1 PP塑料表面特性  37-38
    1.6.2 塑料的表面处理  38-39
  1.7 本课题意义及主要研究内容  39-41
第二章 PP接枝改性研究  41-61
  2.1 前言  41
  2.2 反应物料的选择  41-47
    2.2.1 接枝单体的选择  41-42
    2.2.2 引发剂的选择  42-43
    2.2.3 PP-g-MAH的机理  43-45
    2.2.4 PP的主要副反应  45-46
    2.2.5 抑制PP副反应所采取的措施  46
    2.2.6 助剂ABX的作用机理  46-47
  2.3 实验  47-49
    2.3.1 原料  47
    2.3.2 反应工艺流程图  47
    2.3.3 测试  47-49
    2.3.4 实验过程  49
  2.4 实验结果与讨论  49-59
    2.4.1 接枝产物的表征  49-50
    2.4.2 挤出条件的优化  50-51
    2.4.3 各工艺参数对MAH接枝率的影响  51-53
    2.4.4 各工艺参数对PP的MI的影响  53-56
    2.4.5 各工艺参数对PP的交联的影响  56-59
    2.4.6 改性前后性能比较  59
  2.5 本章小结  59-61
第三章 PP熔融接枝MAH和St的研究  61-76
  3.1 引言  61
  3.2 MAH-St熔融接枝PP的反应机理  61-62
  3.3 实验  62-63
    3.3.1 原料  62
    3.3.2 反应工艺流程图  62
    3.3.3 性能测试  62
    3.3.4 实验过程  62-63
  3.4 实验结果与讨论  63-64
    3.4.1 接枝产物的表征  63
    3.4.2 挤出条件的优化  63-64
  3.5 不同物质用量对MAH接枝率的影响  64-68
    3.5.1 MAH用量对接枝率影响  64-65
    3.5.2 St用量对接枝率的影响  65-66
    3.5.3 DCP用量对接枝率影响  66-67
    3.5.4 AB用量对接枝率的影响  67-68
  3.6 不同物质用量对PP降解的影响  68-71
    3.6.1 St的量对PP降解的影响  68-69
    3.6.2 DCP的量对PP降解的影响  69-70
    3.6.3 MAH的量对PP降解的影响  70
    3.6.4 AB的量对PP降解的影响  70-71
  3.7 不同物物质用量对PP的交联的影响  71-74
    3.7.1 DCP的量对PP交联的影响  71-72
    3.7.2 MAH的量对PP交联的影响  72-73
    3.7.3 St的量对PP交联的影响  73-74
    3.7.4 AB对PP交联的影响  74
  3.8 改性前后性能比较  74-75
  3.9 本章小结  75-76
第四章 PP氯化改性  76-86
  4.1 前言  76
  4.2 PP氯化机理  76-78
  4.3 实验  78-79
    4.3.1 实验原料和仪器  78
    4.3.2 反应过程  78
    4.3.3 氯化度的测定  78-79
    4.3.4 表征  79
  4.4 结果与讨论  79-85
    4.4.1 反应时间对氯化度的影响  79-80
    4.4.2 反应温度对氯化度的影响  80-81
    4.4.3 引发剂浓度对氯化度的影响  81
    4.4.4 PP浓度对氯化度的影响  81-82
    4.4.5 氯气流动速率对氯化度的影响  82-83
    4.4.6 熔点与氯化度关系  83-84
    4.4.7 PP和CPP性能比较  84-85
  4.5 本章小节  85-86
第五章氯化改性MAH接枝的PP  86-99
  5.1 引言  86
  5.2 实验  86-88
    5.2.1 实验原料和仪器  86-87
    5.2.2 反应过程  87
    5.2.3 氯化度的测定  87
    5.2.4 表征  87-88
  5.3 结果与讨论  88-94
    5.3.1 反应时间对氯化度的影响  88-89
    5.3.2 反应温度对氯化度的影响  89
    5.3.3 引发剂浓度对氯化度的影响  89-90
    5.3.4 MAH-g-PP浓度对氯化度的影响  90-91
    5.3.5 氯气流动速率对氯化度的影响  91
    5.3.6 熔点与氯化度关系  91-93
    5.3.7 MAH-g-PP和Cl-MAH-g-PP性能比较  93-94
  5.4 各工艺参数对聚合速率的影响  94-98
    5.4.1 引发剂浓度对氯化速率的影响  94-95
    5.4.2 MAH-g-PP浓度对氯化速率的影响  95-96
    5.4.3 反应温度对氯化速率的影响  96-97
    5.4.4 聚合速率模型  97-98
  5.5 本章小结  98-99
第六章油墨级改性CPP的研究  99-116
  6.1 实验  99-101
    6.1.1 原料  99
    6.1.2 接枝物的制备  99-100
    6.1.3 样品纯化  100
    6.1.4 性能测试  100-101
  6.2 结果与讨论  101-109
    6.2.1 各工艺参数对接枝率的影响  101-104
    6.2.2 各物质的用量对附着力的影响  104-106
    6.2.3 各物质的量对透光度的影响  106-108
    6.2.4 各物质的量对对层压强度的影响  108-109
  6.3 AS改性的CPP和未改性的CPP性能比较  109-110
  6.4 改性前后粒子形态比较  110-111
  6.5 CPP接枝改性聚合动力学  111-115
    6.5.1 各工艺参数对聚合速率的影响  111-115
    6.5.2 聚合速率的动力学模型  115
  6.6 本章小结  115-116
第七章 MAH接枝改性CPP胶粘剂的研究  116-132
  7.1 前言  116
  7.2 实验  116-118
    7.2.1 原料  116
    7.2.2 接枝物的制备  116-117
    7.2.3 样品纯化  117
    7.2.4 红外表征  117
    7.2.5 产品粘接性能测试  117-118
  7.3 结果与讨论  118-131
    7.3.1 接枝产物的表征  118
    7.3.2 MAH接枝改性CPP可能的机理  118-119
    7.3.3 工艺条件对接枝率的影响  119-122
    7.3.4 工艺参数对聚合速率的影响  122-126
    7.3.5 聚合速率动力学模型  126
    7.3.6 工艺条件对PP塑料胶粘剂的影响  126-131
  7.4 本章小结  131-132
结论  132-135
参考文献  135-146
攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文  146-148
致谢  148

聚丙烯及氯化聚丙烯接枝改性研究

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