[发明专利]等离子表面引发烯系单体聚合制备聚合物原位合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物合金的制备，特别是涉及一种等离子表面引发烯系单体聚合制备聚合物原位合金的方法。

背景技术

低温等离子体化学是20世纪60年代兴起的在物理学、化学、电子学、真空技术等学科交叉发展的基础上形成的一门新兴学科。等离子体作为物质存在的第四态早已被人们所认识，在此基础之上形成的等离子体技术也已经广泛应用到各个领域。所谓等离子体是指在特定条件下使气体部分电离而产生的非凝聚体系，是由中性原子或分子、激发态的原子或分子、自由基、电子或负离子、正离子及辐射光子组成，且整体上表现为近似电中性的电离气体。

等离子表面改性技术也随着等离子体技术的发展而发展起来，并且有比较广泛的应用。聚合物、无机非金属、金属材料经过等离子体表面处理后，反应活性都会有所提高，表现为阻燃、抗油污、亲水等性能的提高，关于等离子体处理后进行表面接枝的文献也有所报道，不过具体的应用也是局限于单一材料表面性能的改善，并且没有与反应加工过程结合起来。

聚合物共混不但能弥补单一聚合物性能的不足，还能达到一种材料所没有的性能。聚合物反应加工体系的原位合金化不是简单的聚合物之间的共混，而主要是通过反应加工过程中原位形成链间共聚物来实现，目前对原位合金化的反应也集中在聚合物/聚合物反应加工体系，对聚合物/可聚合性单体反应加工体系研究较少，且相关研究主要集中在可聚合性单体为能够进行热量交换较少的开环聚合和聚合加成反应的单体的共混体系上。对聚合物/可聚合性单体进行反应加工，有望提高共混体系的热力学稳定性，有望将原位聚合和传统聚合物反应加工相结合，为研制新颖的聚合物产品和工艺提供广阔的发展空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种等离子表面引发烯系单体聚合而制备聚合物原位合金的方法。将聚合物粒料进行等离子体表面处理，然后与烯系单体结合，在表面活性物质的引发下，烯系单体快速的聚合为分子量很高的聚合物，并且在此过程中，聚合物粒料表面能接枝上烯系单体聚合物，得到预聚体系，然后在共混密炼过程中将整个体系混合均匀，制得原位合金，实现了原位反应与加工过程的结合。该方法不需要加入引发剂，直接在两相界面引发聚合，一部分单体被活性基团引发，另一部分在固体物质表面发生接枝聚合得到预聚体系，然后在共混密炼过程中将整个体系混合均匀，制得原位合金。该方法简便可靠，所得产物结构、性质稳定，可以进行工业化生产。

本发明提供的等离子表面引发烯系单体聚合而制备聚合物原位合金的方法包括以下步骤：

1)将聚合物粒料置于等离子体发生装置(市售)中，接通电源，调整放电功率(10-30W)，在气体介质的流量为20-80毫升/分钟，放电时间为1-20分钟的条件下进行表面处理；

2)步骤1)得到的物质在大气条件下放置1-5分钟；

3)将步骤2)所得产物与烯系单体混合，在60-200℃的温度下，氩气保护，冷凝回流，反应15分钟到6小时；

4)密炼机中将步骤3)得到的预聚体系在190-220℃的条件下混炼10-15分钟，即得到原位合金。

所述的聚合物粒料固相物质与烯类单体的质量比为1-9∶1-9。

所述的聚合物粒料固相物质是聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乳酸、顺丁橡胶或尼龙等粒料。

所述的烯系单体包括C₄-C₈单烯烃单体、C₄-C₁₄多烯烃单体或苯乙烯系单体或它们的混合。

所述的才单烯烃单体选自异丁烯、2-甲基丙烯、3-甲基丁烯、4-甲基戊烯、2-甲基戊烯、4-乙基丁烯、4-乙基戊烯、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯。

所述的C₄-C₁₄多烯烃单体选自异戊二烯、1，3-丁二烯，2，4-二甲基丁二烯、1，3-戊二烯、3-甲基戊二烯、2，4-己二烯、2-新戊基丁二烯、2-甲基己二烯、2，5-二甲基己二烯、2-甲基戊二烯、2-甲基庚二烯、环戊二烯、甲基环戊二烯、环己二烯或1-乙烯基环己二烯。

所述的苯乙烯系单体可选自苯乙烯、对-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对-氯苯乙烯或对-甲氧基苯乙烯。

所述的气体介质是氩气、二氧化碳、氮气、空气、水蒸气、氨气或甲烷。

本发明具有如下的突出特点：

1)等离子体处理过的固体粒料能快速的引发烯系单体的聚合，引发效率比用引发剂效果高，在一定的温度下反应很短的时间以后，整个体系粘度变得很大，同时在固体颗粒表面存在一定比率的接枝聚合物。