聚丙烯接枝改性的研究 赵伟（大庆华科股份有限公司，黑龙江大庆，163311）摘 要：在双螺杆挤出机上研制马来酸酐(MAH)接枝的聚丙烯(PP)主要讨论了聚丙烯(PP)与马来酸酐(MAH)在熔融挤出反应中,引发剂DCP的用量、MAH的用量以及反应温度、物料的停留时间对接枝物的影响关键词：聚丙烯;马来酸酐;接枝改性The Study of Reactive Extrusion for Grafting of MaleicAnhydrideon PolypropyleneZhao Wei(Daqing Huake Co.Ltd., Daqing163311,China)Abstract: The article studied that Maleicanhydride (MAH) grafted polypropylene (PP) in one pair of screw.extruder.It discussedmainly the application of initiator DCP and MAH in melting reaction and the influence of graft copolymer at different temperatureand different reaction time.Keywords: Polypropylene Maleicanhydride Modify grafting1 前言聚丙烯作为通用塑料，以产量大、应用面广以及物美价廉而著称。
但聚丙烯具有非极性和结晶性，使其结晶性聚合物、无机填充及增强材料等相容性，共混及复合使用时需加入相容剂来降低界面张力，增加界面粘接，另外其染色性、粘接性、抗静电性、亲水性也很差，这些缺点制约了其进一步推广应用对聚丙烯进行接枝，在其分子链上引入适当极性的支链，利用支链的极性和反应性，改善其性能上的不足，同时有增加新的性质因此接枝改性是扩大聚丙烯应用面的一种简单而又行之有效的方法[1]聚丙烯与马来酸酐的接枝反应可以通过溶液接枝、熔融接枝和固相接枝来进行利用反应性挤出的方法进行的熔融接枝具有设备投资少、工艺操作简单、产物无需后处理、可实现连续化生产等优点而获得了广泛的工业化应用前景本文使用双螺杆挤出机对马来酸酐与聚丙烯熔融接枝的工艺过程进行了研究,探讨了各种工艺因素对熔融接枝的影响[2]2 实验部分2.1原料部分聚丙烯粉料：MI=1,大庆华科股份有限公司；顺丁烯二酸酐：分析纯,市售；过氧化二异丙苯：工业品，天津化学试剂厂; 抗氧剂（1010、168）,工业级，北京化工三厂；丙酮：分析纯，天津化学试剂厂；氢氧化钠：分析纯，市售；2.2实验仪器和设备双螺杆挤出机高速混合机熔融指数仪2.3PP-g-MAH的制备及接枝率的测定将PP、MAH、引发剂和抗氧剂等在高速混合机中混合均匀,然后在双螺杆挤出机中进行反应挤出接枝,经拉条、冷却、切粒制得MAH接枝PP。
接枝率指接枝到PP上的MAH占接枝PP的质量分数在测定接枝率前,先纯化样品,以除去未反应的MAH将准确称取的样品和适量丙酮一起加入烧瓶回流2h冷却后用移液管加入适量乙醇氢氧化钠溶液,再加入2～3滴酚酞指示剂,振荡2h用HCl标准溶液滴定至无色后,振荡1h,若颜色变化继续滴定至无色,记下所消耗的HCl体积V2用不加MAH但其它组分相同,经过相同过程处理的PP按上述过程进行滴定,记下所消耗的HCl体积V1,MAH接枝率可按下式计算:3 结果与讨论3.1引发剂浓度对接枝率的影响小分子引发剂(过氧化二异丙苯)的引发过程是首先由引发剂裂解成自由基,并与聚丙烯分子链上的а氢反应生成大分子自由基,然后这个大分子自由基再引发的单体聚合通过改变接枝配方中DCP的加入量,我们研究了引发剂用量对PP/MAH熔融接枝的影响由图1可见，在不改变其他条件的前提下，接枝率随引发剂浓度增加而增加，特别是在引发剂浓度为0.[来自www.lW5u.Com]02前增加显著这是因为随引发剂用量增大，产生的接枝点会增多，接枝率增加，从而接枝率增高但聚丙烯在接枝的同时，还可能发生降解反应，引发剂用量增加在提高接枝率的同时，也增加了聚丙烯分子链降解的机会，因此DCP用量增加到一定值后,进一步增加引发剂用量,MAH接枝率反而开始下降。
因此引发剂用量略高于0.02为宜在引发剂用量固定不变的条件下,随着ＭＡＨ用量的增加,接枝产物的接枝率和熔体粘度均发生了明显的变化如图2所示:给出了接枝率随单体浓度变化的趋势开始阶段，产物的接枝率随MAH用量的增加而增大；当MAH用量的进一步增大，接枝率反而下降这是由于当引发剂的用量一定时，引发剂分解产生的初级自由基进攻聚丙烯大分子链所产生的接枝点数也相对固定，MAH浓度增加，它与大分子自由基碰撞几率增大，导致接枝率增大；但当MAH用量达到一定值后，再增大其用量，它与初级自由基的碰撞频率增大，产生了屏蔽效应应，使引发效率下降，从而导致了接枝率的降低[3]3.3反应温度对接枝率的影响固定其它条件，改变反应温度，考察温度对接枝率的影响不同温度下聚丙烯的接枝率如下表3 所示：从图中可看出，开始时聚丙烯的接枝率随反应温度的增加而增加，当反应温度增加到一定程度后，接枝率又明显下降这是由于温度低时DCP分解速率低，初级自由基浓度低，不利于接枝但当温度过高时，DCP在较短的时间内分解完毕，自由基 浓度也较高，这时利于副反应的发生，因而消耗自由基，使接枝率下降所以要得到高接枝率的聚丙烯就要选择适当的温度。
温度一般在180℃左右有较高并且稳定的接枝率3.4反应时间对接枝效果的影响固定其它条件，通过改变挤出机的螺杆转速来控制反应时间不同螺杆转速下聚丙烯的接枝率如下表4所示：从图4可看出，螺杆转速太快或太慢对接枝率有较大影响这是因为螺杆转速太快时，物料在料筒内停留时间较短，反应不充分，接枝率低当螺杆转速太慢时，剪切力过小，致使引发剂分散不均，同时物料停留时间过长会引起严重交联而降低接枝率因此要得到高接枝率的聚丙烯必须控制好反应是时间4 结论（1）由上述论证可知在双螺杆挤出机上进行PP与MAH的熔融接枝是可行的2）熔融接枝马来酸酐聚丙烯反应过程中，其接枝率受引发剂(DCP)用量、单体（MAH）浓度以及反应温度和反应时间的影响在PP接枝过程中，DCP用量为0.019%－０.0２%，MAH用量在0.2%－0.25%，反应温度在175℃－180℃，螺杆转速在28 r-min-1-32 r-min-1为最佳3）唐颂超．高分子材料科学与工程,1994,10(5):29参考文献 ：[1] 赵敏.改性聚丙烯[J].2002，165-166[2] 魏正英.现代塑料加工应用[J].2001，14（1）：38-40[3] 唐颂超．高分子材料科学与工程[J],1994,10(5):29作者简介：作者简历：赵伟，男，大学本科学历，毕业于沈阳化工学院复合材料专业，工程师，从事塑料改性工作多年。