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馬來酸酐接枝聚烯烴塑料的創新

來源:http://www.pahornet.com/ 日期:2019-12-10 發布人:admin 瀏覽次數:
  進入21新世紀來,關于聚合物化學反應的研究取得了很大的進展,對聚合物高分子材料,已從以往單純的各種聚合物共混改性發展到對聚合物進行化學改性,改進原有聚合物的性能或者形成具有嶄新性能的聚合物體系,從而擴大現有品種高分子材料的應用范圍。在單螺桿或者雙螺桿擠出機中進行高分子材料的化學反應是化學改性的一個重要途徑。它具有成本低、周期短、反應效果好、便于規?;a等特點?,F在應用更多的是馬來酸酐和聚烯烴材料在螺桿中的反應。聚烯烴塑料主要有聚乙烯、聚丙烯等,作為通用塑料,以產量大、性能良好及價格低廉,而得到廣泛應用。但是由于其固有缺陷,如表面能低、分子呈化學惰性,導致其制品粘接性、潤濕性、印染性、可漆性、抗靜電性、氣體滲透性均差,與其它極性聚合物、無機填料等相溶性也差。這表明聚烯烴一類非極性高分子聚合物與極性高分子聚合物或者無機物的共混改性相關不好,將難于獲得具有優良特性的極性——非極性高聚合物合金。為了擴展它們的應用領域,可以在聚烯烴鏈上接枝少量馬來酸酐,從而大大提高其填充、共混、復合、粘接等性能,也可以作為高分子聚合物材料的改性劑、偶聯劑和增溶劑來使用。例如在聚烯烴塑料中,只需要添加10%本產品,就可以明顯改善聚烯烴塑料的粘接性、可漆性;當其作為尼龍增強體系的反應型偶聯劑時,比傳統的液體偶聯劑如硅烷、鈦酸酯類偶聯劑更具有優異的偶聯性能。所以國內外著名的大公司都非常重視對本產品的研制與生產,例如杜邦公司Fusabondd E系列馬來酸酐接枝聚乙烯和P系列馬來酸酐接枝聚丙烯,就是典型的化學改性聚烯烴塑料。
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  馬來酸酐改性聚烯烴材料,國內外需求量比較大,僅美國機制復合木材,如三夾板、五夾板等行業,每年以馬來酸酐接枝聚丙烯作為粘接劑,需求量在3000—5000噸左右。
  聚烯烴接枝馬來酸酐的方法很多,主要有溶液法、熔融法、輻射法和固相法等。但更重要的方法是熔融法,即所謂的“反應擠出法”。熔融接枝可以在單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機或Brabender流變儀中進行。將聚烯烴、MAH單體、引發劑和其他添加劑,在少量分散劑的幫助下均勻混合,然后將混合物加入擠出機料斗中進行熔融擠出。影響聚烯烴接枝馬來酸酐反應的因素很多,主要有引發劑品種和濃度,單體質量濃度,添加劑品種和濃度,反應溫度以及反應時間等。引發劑DCP濃度增加,接枝率相應提高,但DCP用量過多,伴隨有交聯反應;DCP固定不變時,接枝率隨MAH用量的增加而呈上升趨勢,但繼續增加MAH的用量時對接枝率的影響變??;反應溫度低時,DCP的分解濃度高,但也有利于副反應的發生,因而消耗了自由基,使自由基沒有明顯提高;熔融反應時間(即擠出機螺桿的轉速)對接枝率影響很大。螺桿轉速太快時,物料在料筒內停留時間較短,反應不充分,接枝率降低。當螺桿轉速太慢時,剪切力過小,致使引發劑分散不均,同時物料停留時間過長,會引起嚴重的交聯而降低接枝率。
  我們在塑料多元復合共混改性理論指導下,根據現有的條件,創新研制與生產了熔融指數調節可以調節的馬來酸酐接枝聚烯烴塑料,達到國內先進水平,取得了較好的效果。
  技術創新和關鍵技術
  1)工藝創新:國內外如杜邦同類產品在同一品種、同一材料相同的馬來酸酐接枝率和殘留量時,其熔融指數也是定值,而客戶在使用時根據不同狀況要求有不同的熔融指數。我們經過不斷摸索不斷總結,創新提出在配方中添加新的助劑,可以在一定范圍內調節產品的熔融指數,以滿足客戶多方面的需要。
  2)設備創新:為達到工藝配方上的創新,造粒設備就要適當改變過去的傳統結構,滿足新工藝配方的要求。
  3)工藝、配方的關鍵:熔融指數調節劑的添加,不僅可以改變產品的熔融指數,而且同時對產品的其它指標產生了影響,要達到理想的各項指標,篩選工作將是大量的。同時各個調節劑的效能比較、成本的比較也是必須考慮的重要因素。
  4)造粒設備的內部結構調整:這是關系到熔融指數調節劑以更小的添加量產生更大的效果的重要關鍵。
  通過化學反應的手段在聚烯烴分子鏈上接枝數個馬來酸酐分子,使產品既具有聚烯烴的良好加工性和其它優異性能,又具有馬來酸酐極性分子的可再反應性和強極性,也可以作為偶聯劑和再反應改性劑使用,在塑料領域具有廣泛的用途??梢杂糜诰郾?、高密度聚乙烯的填充、玻纖增強的偶聯劑,無機與有機顏料、阻燃劑與聚乙烯之間的偶聯劑。也可以聚烯烴與尼龍、EVOH、金屬等的共擠粘合劑,或者聚烯烴與尼龍合金體系的相容劑,尼龍的增韌劑,色母粒的載體樹脂,工程塑料的增韌改性劑、塑料共混物的增容劑、防霧地膜的延長防霧期改性劑等。
  使用時如馬來酸酐接枝聚烯烴作為相容劑、增韌劑、偶聯劑,本品通常的添加量為2—30%?;旌暇鶆蚝?,按原有的生產工藝生產,就可以生產出高質量的需要的產品。

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