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通过对聚烯烃进行接枝改性,在非极性的分子链上引入极性或功能性侧基,可以极大地改善聚烯烃与极性材料的相容性,大大拓宽它的应用领域。本文以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为接枝单体,苯乙烯(St)为接枝共单体,在双螺杆挤出机上对线型低密度聚乙烯(LLDPE)和乙烯-1-辛烯共聚物(POE)进行熔融接枝,制备了LLDPE-g-(GMA-co-St)和POE-g-(GMA-co-St)。研究了引发剂(DCP)用量、接枝单体及共单体用量、螺杆转速等对接枝物的接枝率和熔体流动速率的影响,并通过添加给电子体亚磷酸三苯酯(TPP)和二甲基甲酰胺(DMF)等来抑制接枝过程中大分子的交联反应,确定了制备LLDPE-g-(GMA-co-St)和POE-g-(GMA-co-St)的最佳配比和工艺条件,得到了具有较高接枝率和较好熔体流动速率的接枝产物。利用红外光谱对接枝物进行了表征,并对接枝机理进行了探讨。
研究表明,St对接枝反应的影响很大,St的加入有效提高了GMA的接枝率。St用量增加,接枝率逐渐增大,St用量等于3份时,LLDPE接枝率达到0.66％,POE接枝率达到0.96％。TPP是LLDPE和POE有效的抑交联剂,在几乎不影响接枝率的同时有效抑制了LLDPE和POE的交联反应。当TPP用量为1.0份时,LLDPE和POE接枝物的MFR分别增大了44％和40％。POE/GMA体系的接枝率高于LLDPE/GMA体系。LLDPE反应挤出接枝GMA的最佳配方和工艺条件为:DCP为0.2份,GMA为3份,St为3份,亚磷酸三苯酯为1份,螺杆转速为55r/min;POE反应挤出接枝GMA的最佳配方和工艺条件为:DCP为0.15份,GMA为3份,St为3份,亚磷酸三苯酯为1份。
在此基础上,选用PET/LLDPE和PBT/POE两个共混体系,利用自制的GMA接枝LLDPE和GMA接枝POE作为增容剂,通过研究不同配比的LLDPE-g-GMA、LLDPE-g-(GMA-co-St)对PET/LLDPE体系和POE-g-(GMA-co-St)对PBT/POE体系力学性能的影响和相形态分析,考察了LLDPE-g-GMA、LLDPE-g-(GMA-co-St)对PET/LLDPE体系和POE-g-(GMA-co-St)对PBT/POE体系的增容作用。
结果表明:LLDPE-g-(GMA-co-St)和POE-g-(GMA-co-St)能有效改善PET/LLDPE和PBT/POE共混物的相容性,提高了共混物的力学性能,尤其是缺口冲击强度显著提高。随着LLDPE-g-(GMA-co-St)和POE-g-(GMA-co-St)用量的增加,共混物的拉伸强度和弯曲强度虽然都有所下降,但与使用纯LLDPE和纯POE相比,LLDPE-g-(GMA-co-St)和POE-g-(GMA-co-st)的加入使这种下降趋势明显减缓；冲击强度随着LLDPE-g-(GMA-co-st)和POE-g-(GMA-co-St)用量的增加显著增加,用量为15％时,PET/LLDPE共混体系的冲击强度是纯PET的3倍,是PET/未接枝LLDPE体系的2.5倍；PBT/POE共混体系冲击强度是纯PBT的近4倍,是PBT/未接枝POE体系的近3倍。用量为15％时,所得材料综合性能较好。SEM分析表明,在PET/LLDPE和PBT/POE共混物中,添加LLDPE-g-(GMA-co-St)和POE-g-(GMA-co-St)能显著改善共混物的相形态,增强界面粘结,从而提高其相容性。对于PET/LLDPE共混体系,分散相形态随LDPE-g-(GMA-co-St)用量增加而变化。随着LLDPE-g-(GMA-co-St)用量的增大,PET逐渐进入分散相,断面逐渐变得粗糙,相间界面逐渐模糊,有效降低了PET和LLDPE分散相之间的界面张力,相容性逐渐提高。与PBT/POE共混体系相比,PBT/POE-g-(GMA-co-St)共混体系中,分散相POE-g-(GMA-co-St)具有更细微的分散,且分布更为均匀,有效改善了PBT/POE共混物的相形态,相容性显著增强。