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丙烯酸酯改性氯化聚丙烯的研究初探开题报告

 2020-05-24 12:34:13  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

文 献 综 述

一:聚丙烯以及氯化聚丙烯的简介

聚丙烯是一种结构规整的结晶性聚合物,为淡乳白色粒料、无味、无毒、质轻的热塑性树脂。相对密度为0.9-0.91。是通用树脂中最轻的一种。机械性能良好,其熔点为170℃左右,在无外力作用下,150℃不变形,化学稳定性好,耐酸、碱和有机溶剂,与大多数化学药品不发生作用。广泛应用于化工、电器、汽车、包装等行业。但由于PP是非极性高聚物,其染色性、粘合性、抗静电性、亲水性以及与其他极性高分子和无机填料或金属的相容性都较差,限制了PP的进一步推广应用。

氯化聚丙烯是一种结构中含有Cl基团的聚丙烯化学改性产物,外观为白色或微黄色固体,无毒无味,在150℃以下稳定,熔点100-120℃,分解温度180-190℃,能溶于除醇和脂肪烃以外的其他溶剂,其耐磨性、耐老性及耐酸性都较好,现已成为聚丙烯氯化改性的重要产物之一,含氯20-40%为低氯化度、含氯63-67%为高氯化度。均为白色粉末或颗粒,但成膜后无色。氯化聚丙烯主要用于涂料、聚丙烯薄膜的胶黏剂、聚丙烯制品用油漆的胶粘剂及油墨的载色剂。但目前市售的CPP性能有一些缺陷,主要表现在粘附性能差、透光度低、易变色等,限制了其应用。必须对CPP改性,提高其性能,使之满足涂料、油墨和胶粘剂的需要。

二:丙烯酸酯及马来酸酐简介

丙烯酸及其酯类近几年发展迅速,与聚丙烯、丙烯晴、环氧丙烷一样成为丙烯重要的工业衍生物。是丙烯酸及其同系物的酯类的总称。比较重要的有丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯等。能自聚或和其他单体共聚,是制造胶粘剂、合成树脂、特种橡胶和塑料的单体。

丙烯酸

丙烯酸是重要的有机合成原料及合成树脂单体,是最简单的不饱和羧酸,由一个乙烯基和一个羧基组成。纯的丙烯酸是无色澄清液体,带有特征的刺激性气味。可与水、醇、醚和氯仿互溶。化学性质活泼:

l 易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸,

与氧化剂能发生强烈反应。若遇高热,可发生聚合反应,放出大量热量而引起容器破裂和爆炸事故。

l 具有双键及羧基官能团的联合反应、可以发生加成反应、官能团反应以及酯 交换反应、长制备多环和杂环化合物。

l 酸性较强。有腐蚀性。化学性质活泼。易聚合而成透明白色粉末。丙烯酸可发生羧酸的特征反应,与醇反应也可得到相应的酯类。丙烯酸及其酯类自身或与其他单体混合后,会发生聚合反应生成均聚物或共聚物。

l 本品有较强的腐蚀性,中等毒性。其水溶液或高浓度蒸气会刺激皮肤和黏膜。注意不得与丙烯酸溶液或蒸汽接触,操作时要佩戴好工作服和工作帽、防护眼镜和胶皮手套。生产设备应密闭。工作和贮存场所要具有良好的通风条件。

中文名

丙烯酸

密度

1.05

化学式

C3H4O2

熔点

13℃

分子量

72.06

沸点

141℃

外观

无色液体,有刺激性气味

蒸汽压39.9℃

1.33kpa

水溶性

与水混溶,可混溶于乙醇、乙醚

粘度25℃

1.149mpa.s

马来酸酐

马来酸酐又称顺丁烯二酸酐(MAH),简称顺酐,是顺丁烯二酸的酸酐,室温下为有酸味的无色或白色固体,分子式为C4H2O3。顺丁烯二酸酐以前用苯的催化氧化制备,但由于价格的缘故,现在大多用正丁烷氧化法制取:

2CH3CH2CH2CH3 7 O2 → 2 C2H2(CO)2O 8H2O

马来酸酐是一种常用的重要基本有机化工原料。是世界上仅次于醋酐和苯酐的第三大酸酐原料。其下游产品有着相当广泛的开发和应用前景。主要用于合成不饱和聚酯树酯,它是制造汽车部件、船舶、耐腐蚀性化工设备和日用品的原料。马来酸酐(108-31-6)也是生产润滑油的添加剂、涂料、农药、富马酸、共聚物、食品添加剂等重要中间体。其加氢衍生物有琥珀酸酐、1.4-丁二醇、r-J内酯和四氢呋喃。

中文名

马来酸酐

密度

1.480

化学式

C4H2O3

熔点

52.8℃

分子量

98.06

沸点

202℃

外观

斜方晶系无色针状或片状结晶体

溶解性(水)

40 g/100 ml

水溶性

溶于水生成顺丁烯二酸

闪点

102℃

三: 聚丙烯接枝方法的简介

1.1溶液接枝法

溶液接枝法是将聚丙烯溶解在合适的溶剂中,然后以一定的方式引发单体接枝。引发的方法可采用自由基、氧化或高能辐射方法,但以自由方法居多。它的研究始于60年代初,反应在较低的温度下进行(100-140℃),介质的极性和对单体的链转移常数对接枝反应的影响很大。此法副反应少,PP降解程度低,接枝率相对来说也比较高,但产物的后处理比较麻烦,技术要求高,需要使用大量溶剂并需要回收、费用高,而且环境污染严重。

1.2熔融接枝法

该法使研究最多的一种方法,是指当温度在聚丙烯熔点以上(190#8212;230℃)时,将单体和聚丙烯一起熔融,并在引发剂的存在下进行接枝反应。所用反应设备为螺杆挤出机、密炼机等。该法所用接枝单体的沸点应该高一些,比较适宜的单体是马来酸酐极其酯类。丙烯酸极其酯类也可以用这种方法接枝到聚丙烯上,接枝反应是以自由基机理进行的。如果采用”架桥”法在聚丙烯链上接枝非烯烃类单体(大分子单体),也是通过熔融法进行的,但官能团之间是缩聚反应。该方法操作简便经济,适合于工业化生产,已经成为目前采用的主要方法,但反应温度较高,聚合物降解严重,残留单体难以出去,影响产品质量。反应时加入一些含有氮、磷、硫的有机化合物可在一定程度上抑制聚合物的降解反应。总体来说,熔融接枝法是容易实现的,但对于熔融接枝PP体系,由于PP在自由基引发剂作用下降解严重,基体的力学性能劣化且不稳定,接枝率低,因此反应过程难以控制。

影响反应接枝率的因素主要是引发剂溶度、单体溶度、挤出温度和螺杆转速。一般引发剂溶度增大,产生的自由基增多,会使接枝率提高;但引发剂溶度超过某临界值后,又会加剧副反应的发生而导致接枝率的降低。单体溶度也有一个最佳值,当超过此最佳值后,会引起均聚反应,导致接枝率降低。

1.3固相接枝法

该法的发展历史不长,是一种比较新的接枝反应技术。反应时将聚合物固体与适量的单体混合,在较低温度下(100-120℃)用引发剂接枝共聚。根据所接枝的聚丙烯的形态又可分为薄膜接枝、纤维接枝和粉末接枝。前两种是成型产品的表面接枝,这方法的研究已有文献详细论述。一般情况下所说的固体接枝主要是粉末接枝,该方法反应温度低,无溶剂回收,费用也较低。且能保持聚丙烯的原有的物理性能,因此具有良好的发展前景。

在固相接枝法中,又开发出了利用新型磨盘型力化学反应器进行聚丙烯的接枝反应方法,可在低温下实现。此法是利用应力作用使PP降解,产生大分子自由基,在固态下引发单体接枝共聚。此方法反应温度低(10-30℃),无需引发剂、催化剂和溶剂、空气介质,简便节能,接枝率易控制,且可就地增容,工艺简单,易于实现工业化等,为聚丙烯高性能化提供了新途径。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1 研究课题

丙烯酸酯改性氯化聚丙烯的研究初探。

2 拟采用的研究手段

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