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甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚烯烴的新進展 甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚烯烴的新進展

甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚烯烴的新進展

  • 期刊名字:化學與粘合
  • 文件大小:169kb
  • 論文作者:肖漢文,于逢源,黃世強
  • 作者單位:湖北大學
  • 更新時間:2020-08-11
  • 下載次數(shù):
論文簡介

E: dili-f2004-4 Chemistry and Adhesion-甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚烯烴的新進展肖漢文,于逢源,黃世強糊北大學化學與材料科學學院湖北武漢43002)摘要:本文綜述了甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚烯烴的研究進展。包括常用的接枝方法,可能的接枝機理,接枝率的測定方法及接枝聚烯烴的應用等關(guān)鍵詞:聚烯烴;甲基丙烯酸縮水甘油酯;接枝聚合;接枝率中圖分類號:TQ43.44文獻標識碼:A文章編號:1001-0017(2004)04-0218-05New Advance of Polyolefin Grafted with Glycidyl MethacrylateXIAO Han-wen, YU Feng-yuan and HUANG Shi-qiangCollege of Chermistry and Materials, Hubei Unw, Wuhan 430062, China)Abstrac: Advance in modification d polyolefin gated with glycidyl methacrylate was reviewed in this paper The process and mechanism o grafting reactionKey words: polyolefin; Graft polymerization; glycidyl methacrylate; graft yield; application前言的影響關(guān)系,用化學滴定分析法測定該固相接枝物的接枝率。阮吉敏指出3在適宜的反應溫度下,固近年來,甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)在聚烯相接枝物的接枝率可達4%~6%。國內(nèi)對固相接烴功能化改性方面的研究不斷增多。GMA的單體枝反應器的研究還處于實驗室階段,因此固相接枝較易制備,毒性也較低。分子中含有活性較強的環(huán)GMA的研究相對較少氧基能與羧基,羥基,胺基等多種官能團反應。聚1.2等離子接枝法乙烯(PE),聚丙烯(PP)和乙丙橡膠(EPR)經(jīng)由CMA等離子體的接枝聚合是通過等離子體前處理使改性后可以顯著提高聚合物的粘結(jié)能力和親水性及高分子材料表面生成活性自由基,由此引發(fā)乙烯基其與極性高分子的相容性。單體聚合。低溫等離子僅涉及材料的潛表面,僅僅GMA接枝聚烯烴的常用方法是極性表面層(<10mm)的改質(zhì),不會對高分子主體的性質(zhì)產(chǎn)生本質(zhì)性的影響4。等離子引發(fā)還可以引CMA接枝聚烯烴的常用方法有:固相接枝法、發(fā)一些不規(guī)則的表面(如瓶子的內(nèi)壁)進行接枝反熔融接枝法等離子接枝法電子束輻射接枝法光應。但是等離子反應需要能產(chǎn)生等離子的專用設引發(fā)接枝法等方法。備,且控制參數(shù)復雜使之進入生產(chǎn)階段還有許多工1.1固相接枝法程技術(shù)上的困難。Jhme等利用情性氣體產(chǎn)生的固相接枝法可以廣泛應用于各種聚合物接枝改等離子體使IDE表面生成自由基在氣相中接枝性。反應時將聚合物固體與接枝的單體混合,反應CMA等單體。李剛等6用輝光放電產(chǎn)生的等離子溫度低于聚合物的熔融溫度,用引發(fā)劑引發(fā)接枝聚體引發(fā)CMA在PP膜上的接枝反應,然后使肝素和合。反應特點是采用高濃度的引發(fā)劑和少量的界面GMA反應形成具有抗凝血性能的材料。劑反應時間短接枝率高、無溶劑且設備簡單。國1.3電子束輻射接枝法內(nèi)對馬來酸酐(MAH)接枝反應的研究較多。Pan電子束輻照使聚烯烴表面產(chǎn)生自由基,再與等2利用BPO作引發(fā)劑,甲苯做界面劑系統(tǒng)地研cMA單體反應生成接枝聚合物。電子束輻照引發(fā)究了P固相接枝的反應工藝,探討了反應溫度、單聚合反應具有不加引發(fā)劑、引發(fā)效率高、產(chǎn)品純凈體濃度、引發(fā)劑濃度和反應時間等因素對接枝反應可書簡單八害心代占、相關(guān)報道較多。中國煤化工收稿日期:2003-07-09CNMHG作者簡介:肖漢文(1963-)講師,從事教學與科研L作,發(fā)表文章二十余篇218conenFumio yoshii等利用Mev能量的電子束輻射引發(fā)體的接枝。多組分單體接枝反應中加入的共聚單體GMA接枝到多孔的PE纖維表面。 Shoji Aoki等采般是苯乙烯(S)14-16),但S對不同的單體所起用電子束輻射引發(fā)將CMA接枝到涂布了聚乙烯的的作用不完全相同1,以CMA和St體系接枝PP為聚丙烯纖維上。例:一方面在雙組分單體接枝體系中,St優(yōu)先接枝1.4光引發(fā)接枝法到PP上,形成更加穩(wěn)定的St基大分子自由基。之光引發(fā)接枝法通常指光引發(fā)劑或光敏劑在紫外后這種自由基再與GMA反應,GMA與St大分子自光作用下引發(fā)單體在聚烯烴表面進行的接枝聚合,由基的反應速率遠大于GMA與PP大分子自由基的遵循自由基聚合機理。反應前一般需要加入光引發(fā)反應速率因此可以提高CMA的接枝速率在這里劑或?qū)Σ牧媳砻孢M行氧化預處理。光引發(fā)接枝優(yōu)活潑單體在反應里起著“架橋”的作用1)。另一方勢在于可在室溫進行,反應時間較短并且反應所需面在雙組分單體接枝時,由于S是PP的一個良溶設備簡單生產(chǎn)成本低、易連續(xù)化操作0)。 zhang9劑,它的存在為接枝提供了一個更適合的環(huán)境,從而研究了不使用光敏劑,用電暈處理HDPE,使表面產(chǎn)促進了GMA的接枝。事實1617也證明S的引入確生過氧化物,紫外線輻照分解引發(fā)GMA單體接枝到能提高GMA的接枝率。H等對雙組分CMA和StIDPE表面,提高了HDPE與環(huán)氧樹脂的粘接性。單體接枝P1和PE進行了詳細的研究,討Allmer i利用光引發(fā)劑引發(fā)CMA接枝到低密度聚論了接枝反應在擠出機中發(fā)生的部位、引發(fā)劑的自乙烯(LDPE)表面,光電子能譜儀(ESCA)測試發(fā)現(xiàn)在身性質(zhì)和濃度對體系的影響,S和CMA的投料比對紫外線照射反應10分鐘后,GMA在DPE表面覆蓋接枝率的影響以及雙螺桿擠出機的工藝參數(shù)等。率達到52%。另外,Kog2)指出加入活性助劑作為共聚單體1.5熔融接枝同樣可以提高GMA對EPR的接枝率。他采用三羥熔融接枝是在聚烯烴的熔點以上,由引發(fā)劑生甲基丙烷三丙烯酸酯(Tnis),通過選擇合適的混合順成的初級自由基奪取碳氫鏈上的氫原子,生成大分序使接枝過程中的副反應大幅減少,而接枝效率提子自由基引發(fā)單體聚合的反應。反應一般是在擠出高了兩倍。Tis分子中包含3個不飽和雙鍵,能很機中進行。是現(xiàn)今研究最多、應用最廣泛、且方法簡快的與大分子自由基反應,增加了單體的反應機會,單的一種接枝方法。缺點是反應溫度較高(在烯烴從而提髙了轉(zhuǎn)化率。實驗中Tris-CMA接枝過程熔融溫度以上),容易發(fā)生副反應。例如聚丙烯在反中,產(chǎn)生的凝膠很少,基本觀測不到。應過程中會發(fā)生β-斷裂而聚乙烯則傾向于交聯(lián),1.5.2混合引發(fā)劑引發(fā)熔融接枝反應加入的單體在進行接枝聚合時也會進行自聚{2劉念才等人23)針對使用一種引發(fā)劑引發(fā)PP使用GMA作聚烯烴的接枝單體時,由于單體對大分接枝CMA時或接枝率不夠高且有PP降解發(fā)生,或子自由基反應活性不高,易自聚副反應更加嚴重,接枝率高但PP交聯(lián)程度也較嚴重的現(xiàn)象,提出使導致接枝率較低,限制了CMA的使用。針對這一用過氧化苯甲酰(BPO)和丙稀酰胺(AM)組成的混點,近幾年發(fā)展了多組分接枝技術(shù)和混合引發(fā)劑接合引發(fā)劑,來達到既能提高接枝率,又能使PP降解枝法。或交聯(lián)減少到最低程度的目的。需要指出的是AM1.5.1多組分單體接枝法并不是引發(fā)劑2),但在高溫時劇烈分解,而且分解多組分單體是在原來聚烯烴和接枝單體基礎(chǔ)上產(chǎn)生的酰基自由基反應活性很強,可以毫無選擇的再加入另一種更為活潑的接枝單體,來促進接枝單從PP鏈的任意位置上奪氫,使PP大分子自由基斷體與大分子之間的反應。陳年歡等認為,共聚單鏈降解的機會大大減少的同時獲得高接枝率。但是體的選擇要滿足兩個條件:1本身具有強的穩(wěn)定聚純粹的使用AM作引發(fā)劑會在減少PP降解的機會丙烯大分子自由基的作用,如苯乙烯,對甲基苯乙烯的同時交聯(lián)度也相應上升,因此有必要與BPO聯(lián)合等;2、共聚單體與接枝單體的Q值較接近(Q值表征使用。通過調(diào)整兩種引發(fā)劑的配比23可得到性能的是單體的共軛效應),這樣才能保證共聚單體與優(yōu)良的具有高接枝率低(P)降解或低交聯(lián)接枝產(chǎn)PP大分子自由基反應生成的自由基能與接枝單體物。YH中國煤化工很好進行共聚反應,選擇的共聚單體若能滿足第條件,但它的Q值卻與接枝單體的Q值相差很大,CNMHG雖然能抑制聚丙烯的降解,但同時也會抑制接枝單接枝率一般指連接在聚合物分子鏈上的支鏈聚E:ii -2004-4 Chemistry and Adhesion-合物與接枝聚合物的質(zhì)量比,是研究接枝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)形態(tài)的重要指標直接影響聚烯烴的改性性能。但3CMA接枝聚烯烴的性能及應用在聚烯烴接枝反應中,由于能夠接枝上的GMA的量3.1性能較小,很難準確測定,給接枝率的測定帶來很大困聚烯烴分子鏈上引入CMA極性支鏈將使聚烯難烴的極性和結(jié)晶性能發(fā)生改變用進行接枝率測定前,首先要對接枝產(chǎn)物純化。 Wilhelmy法測試了HDPE-g-GMA與水的接觸角,一般將接枝物溶解在甲苯或二甲苯中,加入甲醇1發(fā)現(xiàn)隨著HDPE單位表面積上接枝CMA量的增多或丙酮等不良溶劑,使聚烯烴沉淀出來,未反應接觸角逐漸減少潤濕能力增強,即GMA的引入增或共聚的接枝單體則留在溶劑中,從而達到分離提大了樣品的表面能。阮吉敏用廣角x射線衍射純的目的。分析PP接枝前后晶型的變化,發(fā)現(xiàn)純PP的20角為2.1化學滴定法16°處的β晶體的衍射峰在接枝后消失,說明CMA滴定法一般是使用酸堿滴定的方法來確定接枝鏈段的引入,阻礙了P晶體的形成使PP形成了到聚烯烴上的環(huán)氧基團的濃度。為了保證環(huán)氧基團較為單一的a晶體。張景春用DSC測試接枝P能夠充分反應,實驗宜采用非水反滴定法來測定接的結(jié)晶溫度發(fā)現(xiàn)在相同降溫速率下接枝鏈的存在枝率21.n.2)。滴定在芳香族溶劑中進行,一般為甲極大的促進了PP的異相成核使接枝PP結(jié)晶溫度苯22和二甲苯叫]。黃華(2)在CMA接枝物的甲比P提高了16-19℃,形成結(jié)晶所需的過冷度大苯溶液中定量加入三氯乙酸的甲苯溶液,在105~幅度減少。10℃進行回流,使三氯乙酸與環(huán)氧基團充分反應完32應用畢,再用沉淀劑將反應物沉淀出來,抽濾。用NaOH3.2.1制備聚合物合金滴定濾液。通過計算與環(huán)氧基反應的三氯乙酸消耗通過cMA功能化,聚烯烴分子鏈上引入環(huán)氧基量即可推算出環(huán)氧基團的含量。反滴定法在滴定過團,從而能夠與帶有羧基羥基胺基等基團的高分程中不會出現(xiàn)聚烯烴沉淀或懸浮物,從而具有較高子進行反應共混制得具有優(yōu)良性能的高分子合金。的可信度如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)與聚烯烴共混③,22紅外光譜分析法可以提高PET耐沖擊性能。hang等用P-g紅外光譜分析不僅可以對聚合物結(jié)構(gòu)進行分GMA和尼龍(00進行共混,并證實共混過程中環(huán)析,通過建立定量標準曲線,還可以對接枝率進行定氧基團與胺基和羧基之間確實發(fā)生了化學反應量分析。標準曲線既有先用滴定法對接枝率準確測定,再建立紅外吸收峰與接枝率的關(guān)系來測(P)進行共混,發(fā)現(xiàn)較未接枝的P和Pr共混物定2.2.2,也有直接采用GMA的單體或均聚物與相比斷裂伸長率和沖擊強度提高了15-20倍。聚烯烴按比例共混后壓片,再建立紅外吸收峰與質(zhì)Jang劉等針對HDPE難以降解,對環(huán)境產(chǎn)生污染的問題將HPE接枝GMA后與淀粉共混,使淀粉均量百分比的定量關(guān)系曲線來測定接枝率)。由于勻分散在HDPE連續(xù)相中,形成可降解的HDPE合壓片難以制得均勻的薄膜,所以一般都選取一個較穩(wěn)定的吸收峰作為內(nèi)標峰來校正試片厚度的影響。金,且隨GMA的含量提高,共混物的斷裂伸長率相應增加。PE可選取的吸收峰有1368cm-12,130cm-;3.2.2作為增容劑PP選取的吸收峰有1730cm-1使用GMA改性的聚烯烴作為增容劑,可以明顯23其他測定方法改善共混物的相容性,從而使聚烯烴均勻分散在另采用H-NMR譜,可直接測定CMA接枝率一聚合物中,明顯改善共混物的力學性能。而且在kc2利用H-NMR譜,通過對CMA氫譜的特征定范圍內(nèi)隨著增容劑的增加使界面相互作用進一吸收峰進行積分,測定了CMA接枝三元乙丙橡膠步增強,分散相的尺寸也會隨之減小。事實上PP(EPDM)的接枝率。另外使用元素分析法冽直接測或PE的共混體系如P/PE2]、PPA定氧原子的含量再與單體分子中的氧的百分率的比(10中國煤化工8別及PPEI值即可算出CMA的接枝率。A| Merl ll則利用ECA的CNMHGPE)使共混物的耐分析IDPE表面的覆蓋率。沖擊獨度拉伸強度、斷裂伸長率26,等220性能得到提高。Toms(26將HDE-g-CMA作為7] FUMIO YOSHI, M LAURA CARBAJAL, TAKANOBU SUG.,HDPE/PET的增容劑,改善了共混物的相結(jié)構(gòu)提高Radiation-Induced GMA DMAA Graft Copolymeri zation onto Porous了斷裂伸長率和沖擊強度。高歌3對PP/PA1010PE Hollow-Fiber Mambrane[ J]. Appl Polym Sa,2003, 87:1646共混物中加人增容劑P-g-CMA,當PA00的含81so,ksm.mh- ric Acid Fiber for Extrem剛d量大于10%時,加入增容劑的共混物,其斷裂伸長Elimination Heavy Metal Ions from Water[J].Analytciaad率均有明顯升高。張景春將PP-g-(S-cGMA)與PA6進行共混利用差式掃描量熱法(DSC)9]JFaN. K KOTA, Y UYAMA,a. Surface Graft Polymerization對共混物的形態(tài)和結(jié)晶進行了研究認為在PP-g(St-g-GMA)PA6為3/7的體系中PP-g-(Stoxy Resin[ J]. J App Palym Sa: Part A: Palym Chem, 1995,33:co-CMA)出現(xiàn)分級結(jié)晶現(xiàn)象。用廣角X射線衍(10]申屠寶卿,趙黎翁志學,等聚乙烯表面光接枝研究進展門]射(WAXD)證實體系中接枝PP,PA6分別結(jié)晶,無高分子通報,2001(4):24-29.共晶或新的晶型產(chǎn)生。Che3將PP-g-CMA增] K ALIMER, A HULT, and B ranby. Surface Modification o容P/NBR共混物,大幅增加了共混體系的沖擊強Polymers. I. Crafting with Glycidyl Acrylates and the Reactions d度。Yn19在PP/PC共混體系中加入PP-g-GMAGrafted Surfaces with Amines[J].J. Polym. Sa: Part A: Pod,am,1989,27:l641-1652發(fā)現(xiàn)PPC/PP-g-CMA(5030/20)的界面張力只[12] H CARTTER,cH. Plastification or Melting: A Critical Proce是PP/PC(70/30)的十分之一,從而改善了聚碳酸酯Free Radical Grafting in Screw Extruders[J]. Polym Eng&Sa的分散和界面粘性。3.2.3其他應用[13]謝續(xù)明陳年歡,李松聚丙烯熔融接枝中共單體的作用機理據(jù)報道6.4,CMA的環(huán)氧基團和肝素上的羧[J高分子學報,199(3):351-354[14] PRARITA CHANDRANUPAP, SATI N BHATTACHARTA Reactive基胺基和羥基反應,從而使肝素固定在聚烯烴的表面形成具抗凝血的材料。王安峰,李剛6分別Processing of polyolefins with MAH and GMA in the Presence dVarious Additives [J]. J Appl Polym Sci,2000,78: 2405-2415利用這一手段將肝素固定在接枝了CMA的PP和15]JsuN,cHH, MORAND LAMBLA. Free Radical Grafting dfPE薄膜上。 Shoji Aoki利用磷酸和環(huán)氧基反應,將磷酸固定到聚丙烯無紡布上,制成含磷酸基的無Screw Extruder [J]. J Appd Polym Sci,1995,57:1403-1054紡布。發(fā)現(xiàn)這種材料可以快速除去水中的銅鉛等[16] N TORESS. JJ ROBINR. B BOUTEVIN. Functionalization of HighDensity Palyethylene in the Melten State by Clycidyl Methacryla重金屬離子。grafting[.J4 L Palym Sa,2001,81:581-590總之,因為廉價和多用性,聚烯烴的應用日益廣[17]XMXE, N HCHEN. Study of multi- monomer melt泛。對接枝改性不斷深入研究將使聚烯烴的性能polypropylene in an extruder[J]. Polym Int, 2000,49:16將進一步提高,應用也會隨之拓寬。因此不斷發(fā)展[18] H CARTIER, C H HU. Styrene-Assisted Melt Free接枝技術(shù),克服反應過程中的不利因素,以獲得更好d Glycidyl Methacrylate onto Polypropylene in the Melt[J]. J ApplPolym Sai: Part A: Polym Chen, 36: 1053-1063.的接枝效果,具有理論和經(jīng)濟上的雙重意義。[19] G H HU, H CARTER. Styrene-Assisted Melt Free Radical Grafting參考文獻:d Gycidyl Methacrylate anto an Ethylene and Phwylene Rubber[J].J[]顧輝,張志謙,魏月貞聚丙烯粉料固相接枝馬來酸酐的研究Appl Polym Sai,199,71:125-133.[J]高分子學報,199(5):603-6[20] H CARTIER, G H HU. Styrene-Aasisted Free Radical Crafting of[2] Y K PAN,JM RUAN, D F ZHAN Solid-Phase Grafting o ClycidylGlycidyl Methacrylate onto Polyethylene in the Met[ J].JPolym Sa:Methacrylate onto Polypropylene[J]. J Appd Pol)m Sa, 1996,65:1905PanA: Palym Cher,1998,36:2763-2774[21] W KONG, S AL-MALAIKA Reative Processing of Polymers: Melt[3]阮吉敏潘泳康周達飛,P固相接枝及其結(jié)晶性能的研究Grfting of Glycidyl Methacrylate on Ethylene Propylene Copolymer門]華東理工大學學報,199,23(6):697-701the Presence d Coagent[J]. 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Morphology, Th[40]王安峰,車波李逸云抗凝血生物材料研究豪乙烯的表面肝Behavor, and Mechanical Properties o PAIO1O/PP-g-GMA素化[門高分子學報,1998(4):465-470.國內(nèi)外近期有關(guān)膠粘劑文獻的增注題錄04-083耐侯性能和適用期優(yōu)異的粘合片用可除性丙便得到具有玻璃纖維增強不飽和聚酯固化產(chǎn)物/脂肪族聚酯烯酸型壓敏膠粘劑[此壓敏膠主要由兩部分構(gòu)成,(1)丙烯泡沫/玻璃纖維增強不飽和聚酯固化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的層合材料。酸型共聚物水分散液:以固含量計為100份,它是在非離子此材料具有良好的層間粘合性] Kuwahara Hideki,etal(日本表面活性劑和/或陰離子表面活性劑存在下,于水介質(zhì)中由JSP公司)P(K)200181966A2,00-07-03各含烯雙鏈的單體混合物經(jīng)聚合制備的;(2)位阻胺光穩(wěn)定04-085由剛性層與壓敏膠層構(gòu)成的涂膠地板墊料組劑以固含質(zhì)量計為0.1~3份,其分子中含吡啶環(huán)而環(huán)中合物[此涂膠墊料裝配物由3部分構(gòu)成,(a)具有上下表面的N原子具有叔胺結(jié)構(gòu)??蓪⒋四z粘劑涂于已經(jīng)涂層處理的堅硬的剛性墊料;(b)置于剛性墊料上表面的壓敏膠粘劑的金屬片或金屬膜上,并可很容易地從上面除去。實例層;(c)置于壓敏膠層上面的隔離片。所說的壓敏膠粘劑可種這類膠粘劑可由下列組分混合制備:Tmwn765(受阻胺)、以是溶劑基膠粘劑、水基膠粘劑熱熔膠粘劑,也可以將其配Tinuvin213(受阻胺)W500和由丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸合使用;所說的堅硬剛性墊料可以是膠合板、刨花板定向絞丁酯、丙烯酸、4-壬基-2-丙基酚聚氧乙烯醚和4-壬基線板、纖維板、硬質(zhì)纖維板、纖維增強石膏板、纖維水泥板、膠2-丙基聚氧乙烯醚硫酸銨制備的聚合物] Yamana結(jié)襯墊板循環(huán)利用材料板塑料板和纖維/塑料復合材料板Takeshi et al(日本日東電氣工業(yè)株工會社) Eur. Pat. Appl. EP等??梢詫⒁环N或多種性能改進層(如泡沫和實心層)置于1323802A2,2003-07-02墊料與膠層之間,以改進和或提高涂膠墊料的不同性能。具有高層間粘合性能的環(huán)境友好型合成樹脂可以用機械連接器(如肘釘)貫穿涂膠墊料裝配物將其與結(jié)層合材料[這種層合材料的制法是將含纖維未固化不飽構(gòu)支撐件連接起來。實例:一種此類墊料的制備過程是,將和聚酯置于脂肪族聚酯泡沫之上然后再讓此不飽和聚酯固定向絞線板(2英尺x2英尺×1/4英時)上涂以塑溶膠(3,5化來完成的。實例:將切斷形成氈片的玻璃纖維和由U-mm),使之凝膠并在250F(177℃)下固化;再在塑溶膠固化Pca4183P2(不飽和聚酯)和催化劑組成的混合物置于脂的表H中國煤化工在膠粘劑上放上聚肪族聚酯泡沫切開側(cè)的表面之上,然后固化形成一層合材烯烴CNMHGal(美國AW1料;再在此泡沫另一切開側(cè)表面上進行和上述相同的加工

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