一種新型的聚丙烯接枝改性方法技術

一種新型的聚丙烯接枝改性方法，包括下述步驟：（1）配備聚丙烯、接枝單體和引發劑；（2）將聚丙烯和接枝單體加入到第一反應容器中，通入干空氣，反應；在氮氣保護下冷卻，用丙酮洗滌，干燥后得到聚丙烯預聚體；（3）將聚丙烯預聚體和引發劑加入高壓釜中，用二氧化碳置換高壓釜中的空氣后放入恒溫水浴中；然后向高壓釜中注入二氧化碳并使二氧化碳達到超臨界狀態，反應；移除恒溫水浴，冷卻并釋放出二氧化碳；（4）將高壓釜中的物料轉移至第二反應容器中，加入溶劑，然后放入油浴中在氮氣保護下反應；反應結束后，冷卻并干燥。本發明專利技術極大提高聚丙烯的熱穩定性，降低聚丙烯的熔點和表觀結晶度，對聚丙烯的接觸角、極性和親水性等有明顯改善。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及高分子化合物，具體涉及。
技術介紹
隨著社會工業生產的發展，人們對環保的要求越來越高。工程塑料中，雖然聚氯乙烯(PVC)擁有很多優點，但是其廢棄物的處理難以達到環保的要求，因此，在某些領域，聚氯乙烯已經被其它的工程塑料(如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等)所代替。聚丙烯于1957年實現工業化生產，已成為通用熱塑性樹脂中發展最快的品種，是合成樹脂的第二大品種。聚丙烯生產工藝簡單，原料來源豐富，具有密度小、力學性能優良、電絕緣性良好、介電常數較小、耐應力開裂、耐化學藥品腐蝕等優點，而且，經過改性之后的聚丙烯大都可以達到環保的標準，可回收再利用或快速生物降解，對環境不造成污染。但是，聚丙烯也存在一些缺點，例如非極性、抗沖擊性能差、低溫呈脆性、收縮率大等，這使得聚丙烯在應用上，特別是作為結構材料的應用上受到極大的限制，不能作為一種高性能的工程塑料。因此，對聚丙烯的改性成為一個重要的研究課題。通常，對聚丙烯的改性方法分為化學改性法和物理改性法，其中以化學改性法為主?；瘜W改性法又分為共聚改性方法、接枝改性方法和交聯改性方法等幾種，其中接枝改性方法主要有溶液接枝方法、熔融接枝方法、固相接枝方法和懸浮接枝方法，但這些接枝改性方法都存在一些缺點，例如溶液接枝方法、固相接枝方法和懸浮接枝方法均使用有機溶齊U，對環境污染大；受有機溶劑擴散能力限制，固相接枝方法和懸浮接枝方法中接枝基本上只能在表面進行；熔融接枝方法反應溫度高，引發劑作用使得聚丙烯降解嚴重，破壞了聚丙烯主鏈結構。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供，通過超臨界二氧化碳(CO2)協助聚丙烯改性過程，極大地提高了聚丙烯的熱穩定性，降低了聚丙烯的熔點和表觀結晶度，對聚丙烯的接觸角、極性和親水性等性能有明顯的改善。采用的技術方案如下 ，其特征在于依次包括下述步驟(I)按重量計，配備下述原料聚丙烯60-80 %，接枝單體15-30%，引發劑O. 5-10% ；(2)將聚丙烯和接枝單體加入到第一反應容器中，通入干空氣，在60-80°C下反應1-4小時；然后在氮氣保護下將第一反應容器中的物料冷卻至20- 25°C，再用丙酮洗滌2-3次(洗滌的目的是除去未反應的接枝單體和分解產物)，然后進行干燥處理，得到聚丙烯預聚體；本步驟(2)干燥處理的目的是除去物料中的丙酮；(3)將聚丙烯預聚體和引發劑一起加入高壓釜中，用二氧化碳置換高壓釜中的空氣后(用二氧化碳置換空氣的操作可重復3-5次，以確保置換后高壓釜中二氧化碳的純度；用于置換空氣的二氧化碳的壓力一般為O. I — O. 3MPa)，將高壓釜放入恒溫水浴中(恒溫水浴的溫度優選為50 - 80°C);然后用泵向高壓釜中注入二氧化碳并使高壓釜中的壓力逐漸上升到7. 4 — 8 MPa (優選壓力上升速度為O. 04 一 O. 06MPa/分鐘)，使高壓釜中的二氧化碳達到超臨界狀態，反應1-4小時；然后移除恒溫水浴，讓高壓釜自然冷卻至20 - 25°C并釋放出二氧化碳；(4)將高壓釜中的物料轉移至第二反應容器中，并加入溶劑，溶劑的加入量是聚丙烯、接枝單體和引發劑總重的I 一 I. 5倍；然后將第二反應容器放入油浴中(優選油浴的溫度為120 - 130°C)，在氮氣保護下反應2-6小時；反應結束后，將第二反應容器中的物料冷卻至20 - 25°C并進行干燥處理，即得到接枝聚丙烯。本步驟(4)干燥處理的目的是除去物料中的溶劑。優選上述步驟(I)所配備的聚丙烯是粒徑為O. 5-3. O毫米的聚丙烯顆粒。上述接枝單體接到聚丙烯上面之后，能將增強聚丙烯材料的極性，從而改變聚丙烯材料的一些物理性能，并改善聚丙烯材料與其他材料的相容性。優選上述接枝單體為甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(St)、琥珀酸酐(SA)、馬來酸酐(MAH)和季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)中的一種或其中兩種的混合物。采用其中兩種接枝單體的混合物時，兩種接枝單體可按1:1的重量比例混合。上述引發劑作用于聚丙烯和接枝單體之間的反應，通過引發劑自身、或者引發劑與聚丙烯和接枝單體反應產生自由基，從而引發接枝反應。優選上述引發劑為過氧化二異丙苯(DCP)、過硫酸銨(APS)、過氧化苯甲酰(BPO)或偶氮二異丁腈(AIBN)。上述步驟(4)中的溶劑可采用丙酮、丁酮、甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。本專利技術中，采用超臨界二氧化碳流體作為化學反應的介質，由于它無毒、無味、不燃、化學惰性、價格低廉，因此用它替代有機溶劑作為化學反應的介質，具有獨特的環保優勢，且成本較低；超臨界二氧化碳流體的密度與液體相當，因而它同時具有液體對溶質溶解度大的特點以及氣體擴散能力強的特點，傳質速率大大高于液相，使接枝反應更加充分；經超臨界二氧化碳溶脹后的聚丙烯主鏈結構沒有明顯的變化，保持了其固有的物理性能。本專利技術通過超臨界二氧化碳(CO2)協助聚丙烯改性過程，極大地提高了聚丙烯的熱穩定性，降低了聚丙烯的熔點和表觀結晶度，對聚丙烯的接觸角、極性和親水性等性能有明顯的改善，接枝后獲得的接枝聚丙烯的熔點、表觀結晶度和水接觸角明顯下降，而熱穩定性和極性提高。本專利技術能夠給聚丙烯的非極性結構引進一些極性基團，使其親水性、抗靜電性和粘結性更加理想，能夠與極性聚合物和填料共混復合，極大地拓展聚丙烯的應用領域。具體實施例方式實施例I這種新型的聚丙烯接枝改性方法依次包括下述步驟(I)按重量計，配備下述原料聚丙烯74千克(均為粒徑為O. 5毫米的聚丙烯顆粒)，接枝單體25千克(均為甲基丙烯酸甲酯)，引發劑I千克(均為過氧化苯甲酰)；(2)將聚丙烯和接枝單體加入到第一反應容器中，通入干空氣，在60°C下反應2小時；然后在氮氣保護下將第一反應容器中的物料冷卻至20°C，再用丙酮洗滌2次(經洗滌，除去物料中未反應的接枝單體和分解產物)，然后進行干燥處理(經干燥處理，除去物料中的丙酮)，得到聚丙烯預聚體；(3)將聚丙烯預聚體和引發劑一起加入高壓釜中，用二氧化碳置換高壓釜中的空氣后(用二氧化碳置換空氣的操作重復4次；用于置換空氣的二氧化碳的壓力為O. 15MPa)，將高壓釜放入恒溫水浴中(恒溫水浴的溫度為60°C);然后用泵向高壓釜中注入二氧化碳并使高壓釜中的壓力逐漸上升到8 MPa (壓力上升速度為O. 05MPa/分鐘)，使高壓釜中的二氧化碳達到超臨界狀態，反應I小時；然后移除恒溫水浴，讓高壓釜自然冷卻至20°C并釋放出二氧化碳；(4)將高壓釜中的物料轉移至第二反應容器中，并加入120千克溶劑(均為丙酮)；然后將第二反應容器放入油浴中(油浴溫度為120°C)，在氮氣保護下反應6小時；反應結 束后，將第二反應容器中的物料冷卻至20°C并進行干燥處理(經干燥處理，除去物料中的溶劑)，即得到接枝聚丙烯。得到的接枝聚丙烯相對于原料聚丙烯來說，熔點下降了 25°C，水接觸角下降了 26度，熱穩定性提高了 20%。批量生產接枝聚丙烯時，按上述比例配備原料及步驟(4)的溶劑即可。實施例2這種新型的聚丙烯接枝改性方法依次包括下述步驟(I)按重量計，配備下述原料聚丙烯79. 5千克(均為粒徑為2毫米的聚丙烯顆粒)，接枝單體20千克(其中苯乙烯10千克、丙烯酸丁酯10千克)，引發劑O. 5千本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種新型的聚丙烯接枝改性方法，其特征在于依次包括下述步驟：（1）按重量計，配備下述原料：聚丙烯？60？80％，接枝單體？15？30％，引發劑？0.5？10％；（2）將聚丙烯和接枝單體加入到第一反應容器中，通入干空氣，在60？80℃下反應1？4？小時；然后在氮氣保護下將第一反應容器中的物料冷卻至20－25℃，再用丙酮洗滌2？3次，然后進行干燥處理，得到聚丙烯預聚體；（3）將聚丙烯預聚體和引發劑一起加入高壓釜中，用二氧化碳置換高壓釜中的空氣后，將高壓釜放入恒溫水浴中；然后用泵向高壓釜中注入二氧化碳并使高壓釜中的壓力逐漸上升到7.4－8？MPa，使高壓釜中的二氧化碳達到超臨界狀態，反應1？4？小時；然后移除恒溫水浴，讓高壓釜自然冷卻至20－25℃并釋放出二氧化碳；（4）將高壓釜中的物料轉移至第二反應容器中，并加入溶劑，溶劑的加入量是聚丙烯、接枝單體和引發劑總重的1－1.5倍；然后將第二反應容器放入油浴中，在氮氣保護下反應2？6小時；反應結束后，將第二反應容器中的物料冷卻至20－25℃并進行干燥處理，即得到接枝聚丙烯。

【技術特征摘要】
1.ー種新型的聚丙烯接枝改性方法，其特征在于依次包括下述步驟 (1)按重量計，配備下述原料聚丙烯60-80%，接枝單體15-30%，引發劑0.5-10%; (2)將聚丙烯和接枝單體加入到第一反應容器中，通入干空氣，在60-80°C下反應1-4小時；然后在氮氣保護下將第一反應容器中的物料冷卻至20 — 25°C，再用丙酮洗滌2-3次，然后進行干燥處理，得到聚丙烯預聚體； (3)將聚丙烯預聚體和引發劑一起加入高壓釜中，用ニ氧化碳置換高壓釜中的空氣后，將高壓釜放入恒溫水浴中；然后用泵向高壓釜中注入ニ氧化碳并使高壓釜中的壓カ逐漸上升到7.4 — 8 MPa，使高壓釜中的ニ氧化碳達到超臨界狀態，反應1-4小吋；然后移除恒溫水浴，讓高壓釜自然冷卻至20 — 25°C并釋放出ニ氧化碳； (4)將高壓釜中的物料轉移至第二反應容器中，并加入溶剤，溶劑的加入量是聚丙烯、接枝単體和引發劑總重的I 一 I. 5倍；然后將第二反應容器放入油浴中，在氮氣保護下反應2-6小時；反應結束后，將第二反應容器中的物料冷卻至20 — 25°C并進行干燥處理，即得到接枝聚丙烯。2.根據權利要求I所述的聚丙烯接枝改性方...

【專利技術屬性】
技術研發人員：許漢光，靳燾，
申請(專利權)人：汕頭市東和機械有限公司，
類型：發明
國別省市：