[发明专利]一种聚合物本体化学改性方法

说明书

本发明提供了一种聚合物本体化学改性方法，将0.05～1质量份的羰基化合物和亚硫酰基化合物中的一种、0.001～0.5质量份的羟基化合物和0.2～10质量份的可自由基聚合的单体加入至100质量份聚合物熔体中，在熔融温度下混合反应，得到本体化学改性聚合物。本发明所提供的聚合物本体接枝改性方法具有工艺安全性高和成本低的特点。

技术领域

本发明属于聚合物技术领域，具体涉及一种聚合物本体化学改性方法。

背景技术

聚合物是一类用途广泛的材料，但是在某些应用场合，必须对聚合物进行本体化学改性。一种有效地解决方法是通过自由基引发的方式在聚合物分子链上引入极性接枝物如马来酸酐(MAH)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和丙烯酸等。有机过氧化物常作为自由基引发剂添加到聚合物本体化学改性体系中，实现极性单体通过共价键结合到聚合物分子链上。但是有机过氧化物存在诸多缺点，首先，有机过氧化物属于管制易燃易爆品，其使用必须严格遵守国家法规；其次，有机过氧化物用于引发聚合物本体化学改性时，伴随较多的单体自聚、聚合物的降解和交联等副反应，导致化学改性效率通常不高，单体利用率低；最后，有机过氧化物的分解产物具有较高的挥发性和刺激性气味，难以彻底脱挥影响最终产品的品质。通过一定的工艺参数条件调节，可以减弱一部分化学改性副反应，如最近有学者采用低温粉碎挤出技术对聚烯烃进行化学改性，可以有效控制聚丙烯的降解反应，但是该方法所获得的化学改性率较低(Polymer,2013,54,4143)。还有学者提出采用N-羟基化合物的醚化物(如Tinuvin 123)和酯化物(如N-乙酰基邻苯二甲酰亚胺)(C.R.Chimie 2006,9,1338；Polym.Chem.,2013,4,2676；US 20030216494)作为引发剂，引发单体对聚合物本体的化学改性反应，相对于过氧化物引发的方式，这类方法可以获得更高化学改性效率的同时还可以降低副反应的发生。这类方法虽然避免了易燃易爆有机过氧化物的使用，但是该方法需要较高的引发剂浓度(0.5份)和较高的化学改性温度(≥230℃)，而且N-羟基化合物的醚化物和酯化物需要通过复杂的合成工艺制备，成本远高于有机过氧化物，这极大地限制了以上两种方法的应用前景。

还有一种方法涉及到高能射线辐照预处理(Polymer 2006,47,1979)，在室温条件下在聚合物分子链上引入大分子过氧化氢和过氧化物，随后在较高的温度条件下引发单体化学改性反应，该方法可以显著提高化学改性效率，但是成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种聚合物本体化学改性方法，本发明提供的方法化学改性率高，成本低，并且工艺安全性高。

本发明提供了一种聚合物本体化学改性方法，将0.05～1质量份的羰基化合物和亚硫酰基化合物中的一种、0.001～0.5质量份的羟基化合物和0.1～10质量份的可自由基聚合的单体加入至100质量份聚合物熔体中，在熔融温度下混合反应，得到本体化学改性聚合物。

优选的，包括以下步骤：

A)将羰基化合物和亚硫酰基化合物中的一种与聚合物混合加热，得到第一母料；

B)将所述羟基化合物与聚合物混合加热，得到第二母料；

C)将所述第一母料、第二母料、可自由基聚合的单体和聚合物混合加热，进行反应，得到本体化学改性聚合物；

所述步骤A)与步骤B)没有顺序限制。

优选的，所述羰基化合物具有式(I-a)或式(I-b)所示结构：

其中，R₁和R₂独立的选自吸电子基团，X₁选自氧、氮或硫。

优选的，所述亚硫酰基化合物具有式(II-a)或式(II-b)所示结构：