一種聚丙烯懸浮固相接枝製備馬來酸酐共聚物的方法
2023-10-04 20:47:34
專利名稱：一種聚丙烯懸浮固相接枝製備馬來酸酐共聚物的方法
技術領域：
本發明屬於聚丙烯接枝馬來酸酐共聚物製備方法技術領域，特別涉及採用懸浮固相法製備聚丙烯接枝馬來酸酐共聚物的方法。
背景技術：
三大合成聚合物之一的聚丙烯，是一種應用十分廣泛的聚合物。在實際應用過程中，為了改善其製品的性能或降低成本，往往在其中加入無機填料。由於極性的無機填料與非極性的聚丙烯之間的相容性差，尤其是當無機填料的添加量很大時常常會引起材料的力學性能和加工性能變差。據《現代塑料加工應用》(1999年第11卷第3期第5頁)報導，將含有極性官能團的化合物(如馬來酸酐)接枝到聚丙烯分子鏈可以增加聚丙烯分子的極性，提高其與無機填料分子之間的結合力，從而改善它們之間的相容性。
現有聚丙烯接枝馬來酸酐的製備方法主要有溶液接枝法、熔融接枝法和固相接枝法。
溶液接枝法的優點是接枝反應在溶液中進行，各組分容易混合均勻，但是需要對所使用的大量溶劑進行回收和處理，不利於工業化生產。熔融接枝法是在聚丙烯熔融狀態下(溫度通常在180℃以上)，利用過氧化物引發劑，將馬來酸酐接枝聚丙烯上，然而在高溫下過氧化物引發劑會使聚丙烯發生嚴重降解，而且據《塑料工業》(1998年第26卷第6期第7頁)報導，由於馬來酸酐的毒性較大、沸點低、易升華，在聚丙烯熔融接枝過程中易揮發，傷害現場人員的眼睛和皮膚等器官，造成操作困難。
固相接枝法近年來引起人們高度重視。據《塑料工業》(2002年第30卷第2期第17頁)報導，該方法是將聚丙烯粉末、過氧化物引發劑、馬來酸酐以及少量的界面劑混合後，在較低的溫度下(110℃左右)進行接枝反應，聚丙烯降解少，與其它接枝方法相比，聚丙烯固相接枝馬來酸酐，有許多不可替代的優點。然而，固相接枝法也存在反應過程中容易出現的物料粘結、攪拌和傳熱不均勻等現象。
發明內容
本發明提出一種聚丙烯懸浮固相接枝製備馬來酸酐共聚物的方法，以克服現有接枝方法的上述缺點。
本發明聚丙烯懸浮固相接枝製備馬來酸酐共聚物的方法，其特徵在於按重量100份聚丙烯粉末、100-300份水、1-10份馬來酸酐、1-10份界面劑二甲苯或甲苯、0.5-2份過氧化物引發劑和0.5-2.5份共接枝單體三烯丙基異氰脲酸酯(TAIC)，將共接枝單體和引發劑先溶於界面劑再與聚丙烯粉末一起懸浮於水中，在80-95℃溫度連續攪拌1-10小時，冷卻、過濾、用水洗滌至中性，即得到馬來酸酐接枝聚丙烯產物。
所述過氧化物引發劑可選用過氧化苯甲醯、偶氮二異丁腈或過氧化二異丙苯。
與現有技術相比較，本發明是以水作為分散介質，將馬來酸酐溶於水中，將共接枝單體和引發劑先溶於界面劑再與聚丙烯粉末一起懸浮於水中，在反應過程中，馬來酸酐不會揮發出來，不會對操作人員造成傷害，而且在液體分散介質水中和攪拌條件下進行反應，傳熱和反應均勻性都很好，避免了通常的固相法存在的物料易粘結和傳熱不均勻的不足。由於在本發明中添加了共接枝單體以及在較低的溫度100℃以下進行接枝反應，克服在現有熔融接枝過程中聚丙烯易降解的缺點。本發明原料易得，生產設備簡單，生產工藝簡便。聚丙烯懸浮固相接枝馬來酸酐共聚物適用於作聚丙烯複合材料的增容劑。
圖1為聚丙烯和聚丙烯接枝馬來酸酐共聚物的紅外光譜圖。
具體實施例方式下面以實施例對本發明加以說明。
實施例1本發明所用的聚丙烯為商品化的聚丙烯粉末。按重量100份聚丙烯粉末、300份水、3份馬來酸酐、10份二甲苯、1.5份過氧化苯甲醯和1.0份TAIC，將共接枝單體和引發劑先溶於界面劑再與聚丙烯粉末一起懸浮於水中，加入到帶有攪拌器、冷凝器和控溫儀的三頸瓶中。在95℃溫度持續攪拌2小時後，冷卻、過濾、並用水洗滌至中性，即可得到接枝率為1.7％的馬來酸酐接枝聚丙烯產物。
圖1給出了聚丙烯和聚丙烯接枝馬來酸酐共聚物的紅外光譜(FTIR)圖，圖中的曲線(a)為聚丙烯的紅外光譜，曲線(b)為聚丙烯接枝馬來酸酐的紅外光譜。由圖1可見，接枝產物紅外光譜中在1720cm-1處出現了典型的羰基吸收峰，因而可判斷馬來酸酐被接枝聚丙烯分子鏈上。
接枝聚丙烯產物中馬來酸酐接枝率測定方法如下準確稱取0.5g接枝產品，溶於適量二甲苯中，再加入過量的濃度為0.05mol/L(C1)的KOH-乙醇標準溶液V1毫升，於110℃下回流2hr。待反應充分後，以0.05mol/L(C2)乙酸-二甲苯標準溶液返滴過量鹼(消耗乙酸-二甲苯標準溶液體積V2)，就可以按照下式計算出接枝聚丙烯產物中馬來酸酐的接枝率G(%)=C1V1-C2V22000m98.056100%]]>通過計算可知，本實施例產物馬來酸酐接枝聚丙烯的接枝率為1.7％。
實施例2按重量100份聚丙烯粉末、300份水、6份馬來酸酐、10份二甲苯、1.5份過氧化苯甲醯、以及2.5份TAIC，將共接枝單體和引發劑先溶於界面劑再與聚丙烯粉末一起懸浮於水中，加入到帶有攪拌器、冷凝器和控溫儀的三頸瓶中。在95℃溫度持續攪拌約2小時後，冷卻、過濾、並用水洗滌至中性，即可得到馬來酸酐接枝聚丙烯產物。
按上述實施例1中採用的方法測定馬來酸酐的接枝率為2.6％。紅外光譜分析證實了接枝產物為聚丙烯接枝馬來酸酐。
實施例3按重量100份聚丙烯粉末、200份水、3份馬來酸酐、6份二甲苯、1.5份過氧化苯甲醯、以及1.5份TAIC，將共接枝單體和引發劑先溶於界面劑再與聚丙烯粉末一起懸浮於水中，加入到帶有攪拌器、冷凝器和控溫儀的三頸瓶中。在95℃溫度持續攪拌約2小時後，冷卻、過濾、並用水洗滌至中性，即可得到馬來酸酐接枝聚丙烯產物。
按上述實施例1中採用的方法測定馬來酸酐的接枝率為1.5％。同樣採用紅外光譜分析證實了接枝產物為聚丙烯接枝馬來酸酐。
實施例4按重量100份聚丙烯粉末、150份水、3份馬來酸酐、10份甲苯、1.5份偶氮二異丁腈、以及0.5份TAIC，將共接枝單體和引發劑先溶於界面劑再與聚丙烯粉末一起懸浮於水中，加入到帶有攪拌器、冷凝器和控溫儀的三頸瓶中。在95℃溫度持續攪拌約1小時後，冷卻、過濾、並用水洗滌至中性，即可得到馬來酸酐接枝聚丙烯產物。
按上述實施例1中採用的方法測定馬來酸酐的接枝率為0.9％。採用紅外光譜方法對接枝產物進行表徵，證實為聚丙烯接枝馬來酸酐。
實施例5按重量100份聚丙烯粉末、300份水、3份馬來酸酐、10份二甲苯、1.5份過氧化苯甲醯、以及1.0份TAIC，將共接枝單體和引發劑先溶於界面劑再與聚丙烯粉末一起懸浮於水中，加入到帶有攪拌器、冷凝器和控溫儀的三頸瓶中。在90℃溫度持續攪拌約5小時後，冷卻、過濾、並用水洗滌至中性，即可得到馬來酸酐接枝聚丙烯產物。
按上述實施例1中採用的方法測定馬來酸酐的接枝率為1.0％。採用紅外光譜證實了接枝產物為聚丙烯接枝馬來酸酐。
實施例6按重量100份聚丙烯粉末、300份水、3份馬來酸酐、3份二甲苯、1.5份過氧化苯甲醯及1.0份TAIC，將共接枝單體和引發劑先溶於界面劑再與聚丙烯粉末一起懸浮於水中，加入到帶有攪拌器、冷凝器和控溫儀的三頸瓶中。在85℃溫度持續攪拌約10小時後，冷卻、過濾、並用水洗滌至中性，即可得到馬來酸酐接枝聚丙烯產物。
按上述實施例1中採用的方法測定馬來酸酐的接枝率為0.8％。接枝產物採用紅外光譜方法證實為聚丙烯接枝馬來酸酐。
實施例7按重量100份聚丙烯粉末、100份水、1份馬來酸酐、1份二甲苯、0.5份過氧化二異丙苯和1.0份TAIC，將共接枝單體和引發劑先溶於界面劑再與聚丙烯粉末一起懸浮於水中，加入到帶有攪拌器、冷凝器和控溫儀的三頸瓶中。在95℃溫度下，持續攪拌約10小時後，冷卻、過濾、並用水洗滌至中性，即可得到馬來酸酐接枝聚丙烯產物。
按實施例1中採用的方法測定馬來酸酐的接枝率為0.5％。同樣，採用紅外光譜分析證實了接枝產物為聚丙烯接枝馬來酸酐。
實施例8按重量100份聚丙烯粉末、200份水、10份馬來酸酐、3份二甲苯、2份過氧化苯甲醯、以及1.0份TAIC，將共接枝單體和引發劑先溶於界面劑再與聚丙烯粉末一起懸浮於水中，加入到帶有攪拌器、冷凝器和控溫儀的三頸瓶中。在80℃溫度持續攪拌約10小時後，冷卻、過濾、並用水洗滌至中性，即可得到馬來酸酐接枝聚丙烯產物。
按上述實施例1中採用的方法測定馬來酸酐的接枝率為2.9％。同實施例1，採用紅外光譜方法證實了接枝產物為聚丙烯接枝馬來酸酐。
權利要求
1.一種聚丙烯懸浮固相接枝製備馬來酸酐共聚物的方法，其特徵在於將按重量100份聚丙烯粉末、100-300份水、1-10份馬來酸酐、1-10份界面劑二甲苯或甲苯、0.5-2份過氧化物引發劑和0.5-2.5份共接枝單體三烯丙基異氰脲酸酯，將共接枝單體和引發劑先溶於界面劑再與聚丙烯粉末一起懸浮於水中，在80-95℃溫度連續攪拌1-10小時，冷卻、過濾、用水洗滌至中性，即得到馬來酸酐接枝聚丙烯產物。
2.如權利要求1所述聚丙烯懸浮固相接枝製備馬來酸酐共聚物的方法，特徵在於所述過氧化物引發劑可選用過氧化苯甲醯、偶氮二異丁腈或過氧化二異丙苯。
全文摘要
本發明聚丙烯懸浮固相接枝製備馬來酸酐共聚物的方法，特徵是按重量100份聚丙烯粉末、100－300份水、1－10份馬來酸酐、1－10份界面劑二甲苯或甲苯、0.5－2份過氧化物引發劑和0.5－2.5份共接枝單體三烯丙基異氰脲酸酯，將共接枝單體和引發劑先溶於界面劑再與聚丙烯粉末一起懸浮於水中，在80－95℃溫度連續攪拌1－10小時，冷卻、過濾、用水洗滌至中性，即得到馬來酸酐接枝聚丙烯產物。本發明方法工藝、設備簡單，原料易得；所製備的馬來酸酐共聚物產物適用於作聚丙烯複合材料的增容劑。
文檔編號C08F2/18GK1948356SQ20051009481
公開日2007年4月18日 申請日期2005年10月11日 優先權日2005年10月11日
發明者王正洲, 劉曉峰 申請人:中國科學技術大學