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在聚丙烯分子中引入长链支化结构或极性功能化基团,可以显著改善聚丙烯的性能,进一步拓宽其应用范围。本论文研究了两种聚丙烯分子改性的新方法,一是反应性聚丙烯中间体方法、二是可控自由基改性方法,实现了长链支化聚丙烯及马来酸酐改性功能化聚丙烯的制备,研究了分子结构改变对聚丙烯相应性能的影响。主要内容包括以下几个方面:
1.研究了反应性聚丙烯中间体方法制备长链支化聚丙烯。采用Ziegler-Natta催化剂催化丙烯与二乙烯基苯共聚,制备了侧链含有苯乙烯基团的反应性聚丙烯。将其加入到自由基反应体系中,由于苯乙烯双键具有高的反应活性,在自由基存在下,反应性聚丙烯侧链上的苯乙烯基团易于转化成稳定的苯乙烯自由基,这种特性使得反应性聚丙烯可以有效的与聚丙烯大分子自由基结合,制备结构明确,支化度可调的长链支化聚丙烯。
2.研究了可控自由基改性方法制备长链支化聚丙烯。二硫化四乙基秋兰姆(TETDS)具有自由基引发-转移-终止剂(Iniferter)特性,将其引入到聚丙烯自由基改性体系中,可以降低体系内聚丙烯大分子自由基瞬时自由基浓度,从而抑制聚丙烯分子的β断裂并促进了接枝反应的发生,实现可控自由基改性制备长链支化聚丙烯。
3.利用多种手段研究了长链支化结构的引入对聚丙烯性能的影响。对流变学行为的影响表现为:低频区的剪切粘度和储能模量明显增加,损耗角明显减小,剪切变稀行为更为明显,松弛过程变长;与线性聚丙烯相比,长链支化聚丙烯的熔体强度显著提高,可以被用于制备高发泡倍率且泡孔均匀的发泡材料。对结晶行为的影响表现为:长支链结构在结晶过程中会起到异相成核的作用,降低链折叠表面自由能,加快聚丙烯的结晶;但长支链的存在增加了分子链间的缠结,限制了分子链的扩散,使得晶体的生长变慢。
4.利用多单体熔融接枝的方法制备了高接枝率的马来酸酐接枝聚丙烯。三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)作为一种合适的共单体,在自由基存在下,易于与MAH共聚,且可以与聚丙烯大分子自由基结合,起到稳定PP自由基的作用,实现提高MAH接枝率的同时保持聚丙烯原有的力学性能。