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《郑州大学》 2010年
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聚丙烯蜡接枝与乳化研究

侯黎黎  
【摘要】: 玻璃纤维与聚丙烯物性相差很远,弱界面性使聚丙烯难以浸润玻璃纤维,而玻璃纤维也难以在聚丙烯基体中均匀分散,使得玻璃纤维增强效果大打折扣。为了增强纤维复合材料的性能,需要对聚丙烯蜡进行接枝改性制备改性聚丙烯蜡乳液,但此方面的研究主要集中在美国、日本等其他国家,国内对此的研究尚少,据此,本文开展了改性聚丙烯蜡乳液的研究。 本文工作的重点是制备出性能稳定的聚丙烯蜡乳液;内容大致可分为两部分:一、聚丙烯蜡的接枝改性;二、改性聚丙烯蜡乳液的合成及其性能研究;具体如下: 第一部分是采用溶液接枝的方法用甲基丙烯酸、苯乙烯对聚丙烯蜡接枝改性,并用红外光谱验证甲基丙烯酸、苯乙烯已经接枝到聚丙烯蜡分子链上,用化学滴定法对接枝率进行了测定。 通过设计正交试验分别考察了单体比、单体与聚丙烯蜡比、温度对接枝率影响的优先等级;同时也得出反应的最佳接枝率的工艺条件:T=90℃,MAA/St(摩尔比):2:1,混合单体/PPW(质量比)=0.7:1。 采用化学滴定和红外表征相结合的方法对接枝物进行了定量的表征,用最小二乘法关联了化学滴定法测定的接枝率和其红外特征峰比值(相对接枝率)的线性关系,建立聚丙烯蜡接枝甲基丙烯酸、苯乙烯接枝率的半定量经验公式,此公式可以初步概略的表示接枝反应的程度。 第二部分为在最佳接枝率工艺条件下,制备性能稳定的聚丙烯蜡乳液;即聚丙烯蜡通过溶液接枝改性后,不经分离直接加胺的水溶液中和自乳化制得改性聚丙烯蜡乳液,并用傅里叶红外光谱、光学显微镜对乳液进行了表征,考察了不同接枝率乳液的各项性能,得出的结论有:接枝率太低,所制备的乳液不稳定,立即分层;接枝率过高,乳液的粘度增加、平均粒径变大,稳定性降低;要制备出性能优良的乳液,接枝率并不是决定因素,要综合考虑各个影响因素如用途、粘度、粒径、固含量、稳定性等。 通过对接枝共聚物的考察,得出改性接枝共聚物的胺盐是一种自乳化的乳化剂;通过对超声乳液和非超声乳液的分析,发现超声可以使乳液的粒径变小静止稳定性和水分散性得到提高,要制备出性能优良的聚丙烯蜡改性乳液,对乳液进行超声处理很有必要。 在对各个乳液进行观察和表征分析之后,确定在聚丙烯蜡的分子量为9000~11000,反应温度为90℃,中和度为100%~120%,MAA/St(摩尔比)为2:1,混合单体/PPW(质量比)为0.7:1时,可以制得具有良好的稳定性和水分散性的水包油型改性聚丙烯蜡乳液。
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