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《北京化工大学》 2004年
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PP-g-PVAc、PP-g-PVOH的合成及其性能研究

谭琳  
【摘要】:本文以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,以水为悬浮介质,系统研究了多孔型聚丙烯(PP)粒子固相悬浮接枝乙酸乙烯酯(VAc)的接枝聚合体系,得到了具有较高接枝率(GP)的聚丙烯接枝聚乙酸乙烯酯(PP-g-PVAc)。本文又以PP-g-PVAc为原料,NaOH/KOH为催化剂,探讨并系统研究了利用非均相皂化反应制备高醇解率聚丙烯接枝聚乙烯醇(PP-g-PVOH)的工艺,并对本文制备得到的两种接枝共聚物PP-g-PVAc和PP-g-PVOH的结构和性能进行了表征。 实验结果表明,球形PP粒子因其孔隙率高、内表面积大,可作为固相接枝反应的良好基体,通过接枝VAc,可达到较高接枝率(最高16%)和接枝效率(最高90%);随着反应的进行,在反应初期,接枝反应较迅速,而后逐渐趋于缓慢,接枝效率(GE)则逐步降低;升高反应温度可同时提高GP和GE;增大引发剂浓度,GP先增加后降低,呈现峰值关系,GE逐渐降低;小于PP粒子内部孔隙容量时,增大单体用量,GP可显著增加,且GE较高,大于孔隙容量后,均聚物增多,导致GE下降;PP粒径对接枝参数亦有所影响,粒径较小,因其孔隙率较高,GP和GE亦较大;以四氢化萘作为界面膨胀剂,因其对自由 WP=4 基反应的阻滞作用,接枝和均聚反应均被抑制。 经悬浮固相接枝工艺制备的PP-g-PVAc,因接枝层主要在粒子多孔内表面分布,故有利于制备高醇解率产物;催化剂对醇解反应的影响较为复杂,小于2%时,NaOH较强,反之,KOH则更为有效,两种催化剂均存在一最佳浓度范围;提高反应温度可同时提高醇解率和醇解速率;相同条件下,原料接枝率越高,其醇解率越低,说明PVAc的接枝率提高,其接枝层分布趋于深入;醇解介质对反应速率和程度均有较大影响,如,在以单一醇(C1-C8)为反应介质的体系中,因低级醇对PP表面的浸润能力较低,导致醇解反应局限于表层,而高级醇因粘度较高,致使醇解反应速率降低,故同一条件下,随反应介质醇的碳数增加,醇解率随呈先增加后降低的趋势;本文创新性的提出在体系中将低级/高级醇复配作为反应介质,并发现此时反应速率和反应程度均可得到提高,实验发现提高醇解温度和适当延长醇解时间,醇解反应的程度都会提高;本文中,制备PP-g-VOH的最佳工艺条件为:乙醇/丁醇=30/70(v/v)、NaOH%=0.5%(g/ml)、90℃回流16小时,醇解率可达60%。 红外光谱证实了接枝和醇解反应的发生;孔隙率和PP粒子内部形貌观察的结果表明,接枝反应对粒子孔隙率的影响不大,但其内部微粒有所溶胀;接枝率增大,熔融指数呈现先上升后下降的趋势,对材料力学性能的研究表明,随PP-g-PVAc接枝率的增加,材料的断裂伸长率和拉伸强度先增加后降低,拉伸模量逐渐增加,材料的缺口冲击强度降低。醇解反应使产物的流动性能降低;对两种接枝物非等温 WP=5 结晶性能的研究表明,接枝PVAc后,PP的结晶模式没有发生变化,但结晶速率和结晶焓降低;接枝率较高,发现结晶温度上升;对于PP-g-PVOH,随醇解率增加,PP的结晶模式由均相成核向异相成核转化,结晶温度显著上升,结晶热焓增加,但由于分子链的规整性降低,导致结晶速率常数降低。试样的偏光显微镜观察结果表明,醇解后,球晶数目增加、直径减小、完善程度降低。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ317

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【引证文献】
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