CN109251270A - 顺酐接枝聚丙烯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了顺酐接枝聚丙烯的制备方法，本方法是将顺酐、活化剂、聚丙烯粉料在高速混合机中混合均匀；然后进入多功能橡塑加工装置，在微波和活化剂共同作用下，顺酐与聚丙烯粉料发生接枝反应，制得顺酐接枝聚丙烯。本发明引入了活化剂促进了微波反应效率，提高了顺酐接枝聚丙烯的接枝率，使顺酐接枝聚丙烯产品的相容性、韧性、冲击强度大大提高。

Description

顺酐接枝聚丙烯的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料接枝改性技术领域，尤其涉及顺酐接枝聚丙烯的制备方法。
背景技术
聚丙烯塑料因具有优良的力学性能，耐化学腐蚀，电绝缘性良好，加工成型比较容易等优点，成为当前最具发展前途的热塑性高分子材料之一，但易氧化、低温强度差、易燃、低温韧性差等诸多缺点，限制了其进一步的应用。
对聚丙烯塑料进行接枝改性是扩展其应用领域的主要途径。而聚丙烯塑料属于非极性聚合物，改性用的填料，如玻纤、阻燃剂、矿物等均具有较高的极性，在塑料与这些填料物理共混时，二者作用力小，需要添加相容剂，进而提高两相界面的相容能力，否则，样件在注塑成型时会出现起皮、分层的现象。因此聚丙烯的高极性化一直是高分子领域研究开发的一个重要内容，通过熔融接枝的方法制备极性聚丙烯因操作简便经济，适合工业化生产，成为目前采用的主要方法。
顺酐接枝聚丙烯就是为了提高聚丙烯塑料与其它极性填料的相互作用开发的一种相容剂，目前传统的熔融接枝聚丙烯主要是用过氧化二异丙苯作为引发剂，马来酸酐为改性剂进行接枝改性。存在的主要问题是聚丙烯接枝马来酸酐单体接枝率较低，也有加入第二单体苯乙烯来提高马来酸酐单体接枝率的，在反应过程中，聚丙烯在引发剂的作用下，会部分断链，导致材料流动性明显增大，抗冲击下降，基体性能劣化，因此常加入多官能度的第三单体来交联，以提高分子量及抗冲击性能，此种方法常因多单体混合不均匀及交联反应的几率效应而使得对于提高聚丙烯塑料与其它填料相容性及材料的冲击性的效果不是很理想。
传统方法工艺复杂、能耗高、设备投资大，生产成本比较高，不够经济合理。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，研究开发了顺酐接枝聚丙烯的制备方法。
微波在加热和诱导化学反应方面有广泛应用，尤其在诱导化学反应方面应用性更强。微波加热是利用被加热物质的极性分子在微波电磁场(频率为2450MHz)中快速转向及定向排列，从而产生撕裂和相互摩擦而发热。微波诱导催化反应是将高强度短脉冲微波辐射聚焦到含有某种“物质”的固体催化剂床表面上，由于表面金属点位与微波能的强烈作用，微波能将被转变热，从而使某些表面点位选择性地被很快加热至很高温度，反应器中的物料与受激发的表面点位接触时可发生反应。
微波技术优势表现在：(1)微波具有很强的穿透性，加热均匀，能直接作用于被加热物质，使其内外一起加热和作用，瞬间可达到预定温度；(2)在微波电磁场作用下高速运动，使助剂与物料的接触机率大大增加，接触界面不断更新，因而能大幅度提高反应速度，并使助剂得到充分利用。(3)微波处理不会出现局部过热、部分碳化、结块等现象，易于实现自动化，减轻操作人员的工作强度。
本发明采用的多功能橡塑加工装置是发明名称为多功能橡塑加工装置（专利号CN201720960911）所述的设备。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
1、顺酐接枝聚丙烯的制备方法，其特征在于：（1）将称重计量好的顺酐、活化剂、聚丙烯粉料在高速混合机中搅拌混合均匀；（2）在氮气保护状态下，将顺酐、活化剂、聚丙烯粉料混合物加入多功能橡塑加工装置搅拌状态下预热；（3）启动微波发生器，使顺酐、活化剂、聚丙烯粉料混合物在微波和活化剂共同作用下反应10-300分钟，使顺酐分子与聚丙烯分子发生接枝反应，制得顺酐接枝聚丙烯。
2、顺酐加入量是聚丙烯粉料质量的0.3-10%。
3、活化剂是过氧化物过氧化二异丙苯与微波吸收剂碳化硅粉体的混合物、或是过氧化物过氧化二异丙苯与微波吸收剂二氧化钛粉体的混合物、或是过氧化物过氧化二异丙苯与微波吸收剂碳化硅粉体、微波吸收剂二氧化钛粉体三者的混合物；过氧化二异丙苯加入量是聚丙烯粉料质量的0-0.90%，微波吸收剂碳化硅粉体加入量是聚丙烯粉料质量的1-10%，微波吸收剂二氧化钛粉体加入量是聚丙烯粉料质量的0-10%。
4、微波吸收剂碳化硅粉体粒径小于100微米。
5、微波吸收剂二氧化钛粉体粒径小于100微米。
6、顺酐、活化剂、聚丙烯粉料混合物在多功能橡塑加工设备的预热温度是30℃-170℃。
本发明的益处是：
1、采用高速混合机，可以使顺酐、活化剂、聚丙烯粉料充分混合均匀。
2、采用氮气保护，可以防止物料发生氧化副反应。
3、顺酐、活化剂、聚丙烯粉料混合物预热温度是30℃-170℃，可以使微波直接发生作用。
4、顺酐、活化剂、聚丙烯粉料混合物通过多功能橡塑加工装置在微波和活化剂共同作用下反应，使顺酐分子与聚丙烯分子发生接枝反应。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明所述的内容之后，本领域技术人员对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请的权利要求书所限定的范围。
实施例
1、准备设备、设施如下：（1）10升实验用高速混合机；（2）10升实验用电加热多功能橡塑加工设备（风冷微波发生器功率：2000瓦）；（3）工业氮气（99%）。
2、按照重量份称取以下组分：（1）聚丙烯粉料：3000克；（2）顺酐（99.5%）：100克；（3）碳化硅粉体（1000目）：80克；（4）二氧化钛粉体（99%）：20克；（4）过氧化二异丙苯DCP（98%）：9克。
3、将上述的顺酐、活化剂、聚丙烯粉料在10升实验用高速混合机中共混2-7分钟，使物料温度不高于70℃。
4、将混合好的顺酐、活化剂、聚丙烯粉料混合物加入到10升实验用电加热多功能橡塑加工设备中，打开氮气保护阀，通入氮气。
5、启动搅拌、加热至70℃，启动微波发生器，微波处理物料15分钟，关闭微波发生器。
6、氮气保护再搅拌5分钟，放料得到顺酐接枝聚丙烯粉料。

Claims (6)

1.顺酐接枝聚丙烯的制备方法，其特征在于：（1）将称重计量好的顺酐、活化剂、聚丙烯粉料在高速混合机中搅拌混合均匀；（2）在氮气保护状态下，将顺酐、活化剂、聚丙烯粉料混合物加入多功能橡塑加工装置搅拌状态下预热；（3）启动微波发生器，使顺酐、活化剂、聚丙烯粉料混合物在微波和活化剂共同作用下反应10-300分钟，使顺酐分子与聚丙烯分子发生接枝反应，制得顺酐接枝聚丙烯。
2.根据权利要求l所述的顺酐接枝聚丙烯的制备方法，其特征在于：顺酐加入量是聚丙烯粉料质量的0.3-10%。
3.根据权利要求l所述的顺酐接枝聚丙烯的制备方法，其特征在于：活化剂是过氧化物过氧化二异丙苯与微波吸收剂碳化硅粉体的混合物、或是过氧化物过氧化二异丙苯与微波吸收剂二氧化钛粉体的混合物、或是过氧化物过氧化二异丙苯与微波吸收剂碳化硅粉体、微波吸收剂二氧化钛粉体三者的混合物；过氧化二异丙苯加入量是聚丙烯粉料质量的0-0.9%，微波吸收剂碳化硅粉体加入量是聚丙烯粉料质量的1-10%，微波吸收剂二氧化钛粉体加入量是聚丙烯粉料质量的0-10%。
4.根据权利要求l所述的顺酐接枝聚丙烯的制备方法，其特征在于：微波吸收剂碳化硅粉体粒径小于100微米。
5.根据权利要求l所述的顺酐接枝聚丙烯的制备方法，其特征在于：微波吸收剂二氧化钛粉体粒径小于100微米。
6.根据权利要求l所述的顺酐接枝聚丙烯的制备方法，其特征在于：顺酐、活化剂、聚丙烯粉料混合物在多功能橡塑加工设备的预热温度是30℃-170℃。
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