【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 是要對(duì)不相容的 共混體系的 進(jìn)行 增容改性 []。 本實(shí)驗(yàn)擬采用一種帶有特殊官能團(tuán)的極性單體 m異丙烯 αα二甲基帶基異氰酸酯(mTMI)對(duì)聚丙烯進(jìn)行接枝改性 ,試制備一類(lèi)新型的反應(yīng)型相容劑 ,并嘗試應(yīng)用于 PP/PA66和 PP/PET 和 PP/介孔硅共混聚合物體系中 ,對(duì)此類(lèi)相容劑的增容效果和增 容規(guī)律進(jìn)行探討 ， 以期為開(kāi)發(fā)高性能的 PP/PA66 和 PP/PET 和 PP/介孔硅共混聚合物提供參考。 主要內(nèi)容 （ 1） 利用轉(zhuǎn)矩流變儀采用 mTMI 熔融接枝 PP/POE 制備出界面相容劑 (mTMIgPP 和mTMIgPOE)。 （ 2） 利用紅外光譜儀研究 mTMIgPP 和 mTMIgPOE 的接枝效果。 （ 3）利用差示掃描量熱儀 DSC 研究 PP/PA66 和 PP/PET 和 PP/介孔硅共混聚合物的熔融結(jié)晶性能以及其非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)行為。 （ 4）利用電子萬(wàn)能測(cè)試機(jī)研究 PP/PA66 和 PP/PET 和 PP/介孔 硅共混聚合物的力學(xué)性能。 2 PPgTMI 和 POEgTMI 相容劑的合成與表征 實(shí)驗(yàn)材料 聚丙烯 （ PP） 粒料 ， 中國(guó)石油天然氣股份有限公司獨(dú)山子石化分公司 聚乙烯辛烯共彈性體 (POE)粒料； 苯乙烯 (St）， 分析純， 天津大茂化學(xué)試劑廠 ； 引發(fā)劑 過(guò)氧化二異丙苯 (DCP)： 化學(xué)純 ， 上?；瘜W(xué)試劑公司 ； 單體 m異丙烯基 α,α二甲基 芐 基異氰酸 酯 (mTMI): 分子式 C13H15NO， 分子量 : ,無(wú)色透明液體 ,梯希愛(ài)（上海）化成工業(yè)發(fā)展有限公司，其分子式如圖 所示。 7 圖 mTMI 的分子結(jié)構(gòu)式 儀器設(shè)備 轉(zhuǎn)矩流變， XSS300， 上海科創(chuàng)橡塑機(jī)械設(shè)備有限公司 ； 平板硫化儀 ， GT7014A100， 高鐵檢測(cè)儀器 ； 傅里葉變換紅外光譜儀 ， Spectrum100， 美國(guó) PE 公司 ； 真空干燥箱 ， DZF6050， 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司 。 PPgTMI 和 POEgTMI 相容劑的合成 (1) 利用轉(zhuǎn)矩流變儀合成 200gPPgTMI。方法：每次用 PP 45 克， TMI 克，苯乙烯3 克，引發(fā)劑 克，共混時(shí)間 10 分鐘，溫度 180 度。由于轉(zhuǎn)矩流變儀每 次只能合成 50g，所以分四次合成。 （ 2）利用轉(zhuǎn)矩流變儀合成 200gPOEgTMI。方法：每次用 POE 45 克， TMI 克，苯乙烯 3 克，引發(fā)劑 克，共混時(shí)間 10 分鐘，溫度 180 度。由于轉(zhuǎn)矩流變儀每次只能合成 50g，所以分四次合成。 PPgTMI 和 POEgTMI 相容劑的表征 化學(xué)滴定分析 準(zhǔn)確稱取 PPgTMI 放入錐形瓶中 ,加入無(wú)水二甲苯 25mL溶解樣品 ,蓋上瓶塞 ,在加熱套上溫?zé)崾蛊淙芙?。 用移液管準(zhǔn)確吸取 二 正丁胺 二甲 苯溶液于錐形瓶中 ,蓋上瓶塞振搖 20min,加入異丙醇 100mL和溴 甲酚蘭指示劑 3滴 ，用 。 按上述測(cè)定的方法同時(shí)進(jìn)行空白試驗(yàn) 。 根據(jù)下式計(jì)算 mTMI 的接枝率 。 8 式中 ： V0空白試驗(yàn)所消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積 (mL)。 V1試樣所消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積 (mL)。 C鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度 ()。 m分析樣品的質(zhì)量 (g)。 的分子量 。 表 PPgTMI 接枝率滴定測(cè)定 批次 C(mol/L) Δ V（ mL） m(g) 接枝率 /%（ %） 平均值（ %） 1 2 3 POEgTMI 的化學(xué)滴定與 PPgTMI 的化學(xué)滴定發(fā)法與原理相同。 經(jīng)計(jì)算結(jié)果得：PPgTMI 的接枝率 %， POEgTMI 的接枝率為 %。 傅里葉變換紅外光譜 (FTIR) 將接枝產(chǎn)物于 PPgTMI和 POEgTMI 于 185℃， 5MPa 下用壓片機(jī)壓制 10min， 壓制后的薄膜用傅立葉紅外光譜儀進(jìn)行測(cè)試 。如圖 、 。 4000 3500 3000 2500 2021 1500 1000 500050100透過(guò)率/% P P P P g T M I波數(shù) / C M12 2 5 5 C M1 9 圖 PPgTMI 紅外光譜圖 4000 3500 3000 2500 2021 1500 1000 500020406080100透過(guò)率/%波數(shù) / C M1 P OE P OE g T M I2 2 5 5 C M1 圖 POEgTMI 紅外光譜圖 由圖 、圖 、可以看出，接枝后的 PP、 POE 在 2255CM1處均新出現(xiàn)了一個(gè)新特征吸收峰，對(duì)應(yīng)于 mTMI 分子中的異氰酸酯（ NCO）的特征峰 [40]。表明 mTMI分子已經(jīng)成功接枝到 PP 分子上。 3 相容劑 PPgTMI 和 POEgTMI 增容聚合物 的性能研究 實(shí)驗(yàn)材料 聚丙烯（ PP） 粒料 ,中國(guó)石油天然氣股份有限公司獨(dú)山子石化分公司 ； PA66 粒料 ； PET 粒料； 增容劑： PPgTMI、 POEgTMI、 PPgMAH、 POEgMAH。 (均為自制 ) 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 轉(zhuǎn)矩流變儀 ， XSS300， 上?？苿?chuàng)橡塑機(jī)械設(shè)備有限公司 ； 平板硫化儀 ， GT7014A100， 高鐵檢測(cè)儀器 ； 差示掃描量熱儀 ， DSC1， 瑞士 MELLTER TOLEDO； 電子萬(wàn)能測(cè)試機(jī) ， AGSJ， 日本島津 公司 ； 真空干燥箱 ， DZF6050， 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司 。 10 實(shí)驗(yàn)方案 本次實(shí)驗(yàn)中 ，共有三個(gè)共混體系，分別是 PP/PA6 PP/PET、 PP/介孔硅共混體系。實(shí)驗(yàn)分三個(gè)方案進(jìn)行，按照每個(gè)方案合成共混的樣品，然后分別對(duì)各體系進(jìn)行力學(xué)性能與熱學(xué)性能的測(cè)試與分析。 方案一 PA66 在 80℃真空干燥箱中干燥 24h， PP,PPgMAH、 POEgMAH 在 80℃真空干燥箱中干燥 4h，然后按以下配方稱量，加入適量抗氧劑之后混合均勻，加入到已預(yù)熱的轉(zhuǎn)矩流變儀中進(jìn)行熔融共混，轉(zhuǎn)速為 60r/min，在 230℃下反應(yīng) 10min 后取出產(chǎn)物，記錄流變曲線。每個(gè)樣品 100g。 表 實(shí)驗(yàn)方案一 編號(hào) PP PA66 PPgTMI PPgMAH POEgMAH POEgTMI 1 100 2 80 20 3 78 20 2 4 75 20 5 5 70 20 10 6 65 20 15 7 70 20 10 8 70 20 10 9 70 20 10 方案二 將 PET 置于 100℃ 、 PP、增容劑 PPgMAH 以及 POEgMAH 置于 80℃的真空干燥箱中干燥 6h，將干燥好的 PP， PET， PPgMAH/POEgMAH 樣品混合，并加入轉(zhuǎn)矩流變儀的密煉室中，以 255℃的溫度， 60r/min 的轉(zhuǎn)速的條件下，共混 10min，記錄流變曲線。每個(gè)樣品 100g。 表 實(shí)驗(yàn)方案二 編號(hào) PP PET PPgTMI PPgMAH POEgMAH POEgTMI 1 100 11 2 80 20 3 78 20 2 4 75 20 5 5 70 20 10 6 65 20 15 7 70 20 10 8 70 20 10 9 70 20 10 方案三 將 PP、增容劑 PPgMAH 以及 POEgMAH 置于 80℃的真空干燥箱中干燥 6h，將干燥好的 PP， PPgMAH/POEgMAH 樣品混合，并加入定量的介孔硅，一并加入轉(zhuǎn)矩流變儀的密煉室中，溫度 180 度， 60r/min 的轉(zhuǎn)速的條件下，共混 10min，記錄流變曲線。 每個(gè)樣品 100g。 表 實(shí)驗(yàn)方案三 編號(hào) PP 介孔硅 PPgTMI PPgMAH POEgMAH POEgTMI 1 100 2 99 1 3 97 3 4 95 5 5 93 7 6 89 1 10 7 87 3 10 8 85 5 10 9 83 7 10 10 90 5 5 11 80 5 15 12 85 5 10 13 85 5 10 14 85 5 10 12 共混體系的力學(xué)性能分析 相容劑含量 對(duì)共混體系拉伸強(qiáng)度和彈性模量的 分析 PPgTMI 相容劑的含量變化對(duì) PP/PA66 共混體系的 拉伸強(qiáng)度和彈性模量 影響如 所示 ，對(duì) PP/PET 的 拉伸強(qiáng)度和彈性模量 如圖 所示。 由圖 和圖 清晰可見(jiàn) PP/PA66和 PP/PET 的 拉伸強(qiáng)度和彈性模量 均 呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。相容劑含量較低時(shí)，隨著相容劑的用量增加，體系中生產(chǎn)的 PPgPA66 和 PPgPET 增多，有效降低了 PP/PA66和 PP/PET 兩種 共混物 體系 的界面張力，界面粘結(jié)力增大，因而 拉伸強(qiáng)度和彈性模量 不斷增大。 （ 1） 如圖 ， 當(dāng) 相容劑的含量達(dá)到 5%時(shí)， PP/PA66 的 拉伸強(qiáng)度 達(dá)到最大值 ；當(dāng) 相容劑的含量達(dá)到 3%時(shí)， PP/PA66 的 彈性模量 達(dá)到最大 值 。繼續(xù)增加相容劑含量，體系的 拉伸強(qiáng)度和彈性模量反而降低。 0 2 4 6 8 10 12 14 1626283032343638增容劑共混質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%拉伸強(qiáng)度/Mpa200210220230240250260270280彈性模量/MpaPP/PPgTMI/PA66(80x/x/20) 圖 PPgTMI 含量對(duì) PP/PA66 體系 拉伸強(qiáng)度和彈性模量 的影響 (2) 如圖 ， 當(dāng)相容劑的含量達(dá)到 6%時(shí)， PP/PET 的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值 ；當(dāng)相容劑的含量達(dá)到 4%時(shí)， PP/PET 的彈性模量達(dá)到最大值 。繼 續(xù)增加相容劑含量，體系的拉伸強(qiáng)度和彈性模量反而降低 。 13 2 0 2 4 6 8 10 12 14 16222426283032343638增容劑共混質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%拉伸強(qiáng)度/Mpa210220230240250260270彈性模量/MpaPP/PPgTMI/PET(80x/x/20) 圖 PPgTMI 含量對(duì) PP/PET 體系 拉伸強(qiáng)度和彈性模量 的影響 （ 3）由圖 和圖 可見(jiàn) PP/PA66 和 PP/PET 的拉伸強(qiáng)度和彈性模量均呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。這可以從兩方面 解釋：一方面， PPgTMI 含量很大時(shí)，生成的 PPgPA66和 PPgPET 的含量多，使得 PPgPA66 和 PPgPET 的分子量較大，而且 PA66 和 PET的支鏈較長(zhǎng)，使得 PPgPA66 和 PPgPET 兩個(gè)體系的分子鏈之間容易發(fā)生纏結(jié)，反應(yīng)體系的粘度急劇增加， PPgPA66 和 PPgPET 擴(kuò)散困難，不能有效達(dá)到相界面， 導(dǎo)致 PPgPA66和 PPgPET的增容效果下降；另一反面， PPgTMI的含量大，生產(chǎn)的 PPgPA66和 PPgPET 過(guò)多，嚴(yán)重破壞了共混體系的晶向結(jié)構(gòu)，使得 PP/PA66 和 PP/PET 的拉伸強(qiáng)度和彈性模量減小。 對(duì)于 PP/介孔硅體系，相容劑對(duì)拉伸強(qiáng)度和彈性模量影響如圖 和圖 所示。由圖可見(jiàn)，加入相容劑的 PP/介孔硅體系，其拉伸 強(qiáng)度和彈性模量明顯增大 ，而且隨著 介孔硅 含量的增加呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。 分析可得，加入相容劑后， PP/介孔硅的力學(xué)性能得到明顯的增強(qiáng)，而且，介孔硅的含量最佳為 %。 14 0 1 2 3 4 5 6 7 83436384042介孔硅共混質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% 未增容的PP/介孔硅共混體系 增容后的PP/介孔硅共混體系拉伸強(qiáng)度/Mpa( 90x/ 10 / x )PP/PPgTMI/介孔硅( 100x/ x )PP/介孔硅 圖 PPgTMI 對(duì) PP/介孔硅的拉伸強(qiáng)度的影響 0 1 2 3