[发明专利]一种新型的聚丙烯接枝改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子化合物，具体涉及一种新型的聚丙烯接枝改性方法。

背景技术

随着社会工业生产的发展，人们对环保的要求越来越高。工程塑料中，虽然聚氯乙烯（PVC）拥有很多优点，但是其废弃物的处理难以达到环保的要求，因此，在某些领域，聚氯乙烯已经被其它的工程塑料（如聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等）所代替。

聚丙烯于1957年实现工业化生产，已成为通用热塑性树脂中发展最快的品种，是合成树脂的第二大品种。聚丙烯生产工艺简单，原料来源丰富，具有密度小、力学性能优良、电绝缘性良好、介电常数较小、耐应力开裂、耐化学药品腐蚀等优点，而且，经过改性之后的聚丙烯大都可以达到环保的标准，可回收再利用或快速生物降解，对环境不造成污染。但是，聚丙烯也存在一些缺点，例如非极性、抗冲击性能差、低温呈脆性、收缩率大等，这使得聚丙烯在应用上，特别是作为结构材料的应用上受到极大的限制，不能作为一种高性能的工程塑料。因此，对聚丙烯的改性成为一个重要的研究课题。

通常，对聚丙烯的改性方法分为化学改性法和物理改性法，其中以化学改性法为主。化学改性法又分为共聚改性方法、接枝改性方法和交联改性方法等几种，其中接枝改性方法主要有溶液接枝方法、熔融接枝方法、固相接枝方法和悬浮接枝方法，但这些接枝改性方法都存在一些缺点，例如：溶液接枝方法、固相接枝方法和悬浮接枝方法均使用有机溶剂，对环境污染大；受有机溶剂扩散能力限制，固相接枝方法和悬浮接枝方法中接枝基本上只能在表面进行；熔融接枝方法反应温度高，引发剂作用使得聚丙烯降解严重，破坏了聚丙烯主链结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的聚丙烯接枝改性方法，通过超临界二氧化碳（CO₂）协助聚丙烯改性过程，极大地提高了聚丙烯的热稳定性，降低了聚丙烯的熔点和表观结晶度，对聚丙烯的接触角、极性和亲水性等性能有明显的改善。采用的技术方案如下：

一种新型的聚丙烯接枝改性方法，其特征在于依次包括下述步骤：

（1）按重量计，配备下述原料：聚丙烯 60-80％，接枝单体 15-30％，引发剂 0.5-10％；

（2）将聚丙烯和接枝单体加入到第一反应容器中，通入干空气，在60-80℃下反应1-4 小时；然后在氮气保护下将第一反应容器中的物料冷却至20－25℃，再用丙酮洗涤2-3次（洗涤的目的是除去未反应的接枝单体和分解产物），然后进行干燥处理，得到聚丙烯预聚体；

本步骤（2）干燥处理的目的是除去物料中的丙酮；

（3）将聚丙烯预聚体和引发剂一起加入高压釜中，用二氧化碳置换高压釜中的空气后（用二氧化碳置换空气的操作可重复3-5次，以确保置换后高压釜中二氧化碳的纯度；用于置换空气的二氧化碳的压力一般为0.1－0.3MPa），将高压釜放入恒温水浴中（恒温水浴的温度优选为50－80℃）；然后用泵向高压釜中注入二氧化碳并使高压釜中的压力逐渐上升到7.4－8 MPa（优选压力上升速度为0.04－0.06MPa/分钟），使高压釜中的二氧化碳达到超临界状态，反应1-4 小时；然后移除恒温水浴，让高压釜自然冷却至20－25℃并释放出二氧化碳；

（4）将高压釜中的物料转移至第二反应容器中，并加入溶剂，溶剂的加入量是聚丙烯、接枝单体和引发剂总重的1－1.5倍；然后将第二反应容器放入油浴中（优选油浴的温度为120－130℃），在氮气保护下反应2-6小时；反应结束后，将第二反应容器中的物料冷却至20－25℃并进行干燥处理，即得到接枝聚丙烯。

本步骤（4）干燥处理的目的是除去物料中的溶剂。

优选上述步骤（1）所配备的聚丙烯是粒径为0.5-3.0毫米的聚丙烯颗粒。

上述接枝单体接到聚丙烯上面之后，能将增强聚丙烯材料的极性，从而改变聚丙烯材料的一些物理性能，并改善聚丙烯材料与其他材料的相容性。优选上述接枝单体为甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、苯乙烯（St）、琥珀酸酐（SA）、马来酸酐（MAH）和季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）中的一种或其中两种的混合物。采用其中两种接枝单体的混合物时，两种接枝单体可按1:1的重量比例混合。

上述引发剂作用于聚丙烯和接枝单体之间的反应，通过引发剂自身、或者引发剂与聚丙烯和接枝单体反应产生自由基，从而引发接枝反应。优选上述引发剂为过氧化二异丙苯（DCP）、过硫酸铵（APS）、过氧化苯甲酰（BPO）或偶氮二异丁腈（AIBN）。

上述步骤（4）中的溶剂可采用丙酮、丁酮、甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。