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聚烯烃弹性体以性价比高,力学性能好以及耐热氧天候老化性能优良而著称,得到了广泛的应用。用聚烯烃弹性体与乙烯基单体的自由基接枝共聚产物对塑料进行增韧改性,可制备出耐气候老化黄变性能优良的高抗冲工程塑料。这种综合性能优良的工程塑料是目前ABS材料的升级换代产品,具有广阔的应用前景。然而,国内外对聚烯烃弹性体与乙烯基单体的自由基接枝共聚反应的研究报道不多,对体系的接枝共聚反应机理和所具有的基元反应只停留在推测阶段而未有系统的实验研究。本文通过聚烯烃弹性体二元乙丙橡胶(EPM)与甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈(MMA-AN)悬浮接枝共聚反应和三元乙丙橡胶(EPDM)与苯乙烯-丙烯腈(St-AN)溶液接枝共聚反应、在反应体系中加入自由基终止剂苯醌的四氢呋喃溶液终止聚合反应、回收产物以抽真空常温干燥等过程制备了两系列接枝产物,分别用索氏提取法对产物各组分进行了有效分离,研究了两个体系的接枝共聚反应行为包括单体转化率(CR)、平均接枝率(GRa)、接枝效率(GE)、橡胶接枝率(GRr)、真实接枝率(GRt)、凝胶率(CPR)和共混物AEMS与AES缺口冲击强度随聚合反应时间的延长而变化的规律,用FTIR、1H-NMR和GPC对接枝产物各组分进行了表征,根据自由基链转移接枝共聚反应机理分别计算了接枝链g-MAN与g-SAN的分子量,分析了体系生成的非接枝共聚物和接枝链的共组成比与单体配料比的关系,探明了接枝共聚体系存在的基元反应。研究结果表明,EPM/MMA-AN悬浮体系与EPDM/St-AN溶液体系的两系列接枝反应产物均含有低分子量和高分子量的非接枝共聚物、接枝共聚物与未参与接枝共聚反应的弹性体三种组分;EPM/MMA-AN悬浮体系存在交联产物,而EPDM/St-AN体系则无交联产物存在。两个体系都在接枝共聚反应的最初阶段同时发生单体的接枝共聚反应和非接枝共聚反应,且接枝共聚反应速率高于非接枝共聚反应速率。EPM/MMA-AN悬浮体系的自由基链转移接枝聚合反应在反应时间为300min左右结束,此后发生了非接枝共聚物MANf“嫁接”到EPM-g-MAN的接枝链g-MAN上,使体系的GRa继续提高。在反应时间为1200min时,体系的CR和GRa分别为91.8%和26.5%;随着反应时间的延长,体系生成的MANf和g-MAN的AN结构单元含量FAN-f和FAN-g大致呈提高的趋势;与AN单体在MMA-AN共单体中的投料比fAN相比,存在FAN-f<fAN<FAN-g,说明在体系中AN单体倾向于发生接枝共聚。EPDM/St-AN溶液体系的接枝共聚反应在140min左右结束,此后GRa无明显变化,单体只发生非接枝共聚反应;在反应时间为1200min时,体系的CR和GRa分别为84.8%和22.0%;FAN-f和FAN-g随反应时间的延长大致先提高后下降,两者较为接近且都低于fAN,说明因St-AN倾向于交替共聚,因此在体系中AN单体在参与接枝共聚和非接枝共聚的过程中无明显的倾向性。根据在自由基链转移接枝共聚反应中生成一条接枝链必先生成一分子由链增长自由基向聚烯烃大分子转移后终止形成非接枝共聚物的原理及由此推导的公式,计算了由自由基链转移接枝共聚反应生成的g-MAN与g-SAN的数均分子量,分别为1.21×104和2.12×104。揭示了EPM/MMA-AN悬浮体系与EPDM/St-AN溶液体系接枝共聚反应体系的基元反应除存在链增长自由基向聚烯烃大分子转移终止形成低分子量非接枝共聚物和聚烯烃大分子自由基的反应、聚烯烃大分子自由基引发单体接枝共聚形成接枝链的反应与链增长自由基双基终止形成高分子量非接枝共聚物的反应外,还存在接枝共聚物主链和未接枝弹性体的断裂降解反应,以及未接枝弹性体链段“嵌入”接枝共聚物主链形成“嵌段”共聚物的反应。此外,EPM/MMA-AN体系还存在MANf和g-MAN所含部分腈基的水解反应、导致发生MANf分子键接到g-MAN上的“嫁接”反应与接枝链g-MAN之间相互交联的反应。揭示了AEMS和AES两种共混物的缺口冲击强度随合成接枝产物的聚合反应时间的延长而明显提高的主要原因,是由于体系的GRr随聚合反应时间的延长而提高从而增加了起增韧作用的有效成分,导致AEMS和AES的增韧机理均由基体空穴化的脆性断裂向高度剪切屈服的韧性断裂转变。研究了“不加任何自由基终止剂,在80℃干燥8h”的后处理条件对两种接枝产物的结构与性能的影响。结果发现两种接枝产物均发生了非接枝共聚物嫁接到接枝链上和接枝共聚物主链与未接枝弹性体交联的反应;由于EPDM/St-AN体系在接枝反应结束时不存在交联物,在烘干过程中形成的交联网络结构提高了AES的缺口冲击强度,而EPM/MMA-AN部分存在交联物,在烘干过程中交联结构的继续增加反而降低了AEMS的缺口冲击强度。由于这种后处理方法提高了接枝产物对SAN树脂的增韧效率,显然更适用于工业化生产,但不能用于接枝共聚反应机理的研究。