一種聚丙烯--親水單體共聚物及其制備方法技術

本發明專利技術提供了一種聚丙烯--親水單體共聚物及其制備方法，該共聚物是通過無溶劑的密煉機固相合成的方法制備的。制備過程中，將界面劑溶脹過的聚丙烯，與引發劑、親水單體和抗氧劑按比例，在密煉機中發生接枝聚合反應，來制備聚丙烯--親水單體共聚物。該制備方法，不使用到溶劑，沒有溶劑污染環境這一問題，降低了生產成本；采用密煉機接枝聚合的技術手段，操作簡便，使用的親水單體具有碳碳雙鍵，容易引發自聚，增加親水基團，提高聚丙烯的親水性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種聚丙烯親水改性的方法，特別涉及一種聚丙烯固相接枝親水物單體的方法。
技術介紹
聚丙烯(PP)是最為廣泛使用的聚合物之一，目前產量僅次于聚乙烯(PE)的第二大樹脂。它具有成本低廉、力學性能優良、耐熱性能良好、化學穩定性好、絕緣性能優良等優點，但是由于分子中不存在極性基團，親水性較差，阻礙了其更加廣泛的應用。為了克服這一缺點，需要將聚丙烯進行親水改性。聚丙烯親水改性的主要方法有聚丙烯共混改性、表面處理和本體改性等。共混是聚丙烯改性工業常見的有效手段之一，該種方法具有成本低廉、操作簡單、技術靈活性大等 優點，但是工藝條件變化多端，常常會引起體系形態的變化，使得共混物的性能也發生了變化。表面處理多是輻射處理法，如等離子體、Y射線等，Kim等在不同的氣氛下，如水、丙烯酸、烯丙胺，用等離子體改性微孔聚丙烯膜。結果顯示，盡管在水和丙烯酸的氣氛下膜表面的潤濕性有顯著的提高(接觸角從100° -40° )，但是機械性能嚴重惡化，這是因為氧化引起的蝕刻；此外，在烯丙胺氣氛下，膜的表面產生了薄膜屏障。另外有報導將各種極性基團引入膜的表面，用CO2和NH3的等離子體處理微孔聚丙烯薄膜，結果顯示，微孔聚丙烯薄膜的表面能和相應的親水性有顯著地提高，并且與未改性的薄膜相比，在清洗后具有更高的通量恢復和低的污染指數。然而，不同氣氛的等離子體處理都不可避免蝕刻，蝕刻會引起融損和沉積；此外，由于極性基團調整部分區域或隱藏在微孔薄膜內部，薄膜的親油性會恢復。為了解決這兩個問題，人們用等離子體輔助固定的方法，在微孔聚丙烯薄膜表面物理吸附聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)用等離子體圈住。結果顯示，改性后，膜的接觸角隨著固定接枝率的增多明顯降低，改性膜具有好的生物相容性和蛋白質阻隔力，但是在薄膜表面上PVP交聯層的結構很難表征。同時，過量的輻射會引起聚合物的強度降低。本體改性多為接枝、嵌段改性法等，Shi H等在《Preparation of PP-g-PEG by using partial preirradiatedpolypropylene as initiator andits properties》提出聚丙烯的分子鏈上熔融接枝甲基丙烯酸聚乙二醇酯，所得的接枝共聚物亦可作為聚丙烯膜的抗污染改性劑作用，但是，熔融接枝的機理很復雜，并伴隨有嚴重的副反應，易造成聚丙烯的降解。此外，因為兩親性聚合物的合成一般都需要在溶劑中進行，因此需要用大量的溶劑作為反應介質，溶劑的應用不僅會給環境造成污染，還增加了生產成本。唐薰等在《聚丙烯接枝含氮化合物及其抗氧耐油性能的研究》提出了用聚丙烯固相接枝乙烯基吡咯烷酮，文中提到了用氮氣來保護體系，但是氮氣的流速難以控制，并且氮氣不容易與聚丙烯充分接觸，從而影響到抗降解的效果；此外，該文采用的是真空系統來脫苯，并且不能加溫過猛，操作復雜不便，條件苛刻。同時，采用不銹鋼反應釜，體系內部容易受熱不均勻，并且不易充分混合，反應有死角。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是現有技術中，兩親性聚合物的合成一般都在溶劑中進行，溶劑的應用給環境造成了污染，增加了生產成本；而現有技術中，用聚丙烯固相接枝親水物單體，生產兩親性聚合物的方法，操作復雜，效率不高。為解決這一技術問題，并且考慮到“綠色化學”、“綠色經濟”的理念，本專利技術采用的技術方案是本專利技術提供了一種聚丙烯一親水單體共聚物，該共聚物是通過無溶劑的密煉機固相合成的方法制備的。本專利技術還提供了一種上述的聚丙烯一親水單體共聚物的制備方法，具體步驟為(I)按照以下配方稱取原料，各原料的質量份數分別為， 聚丙烯100份界面劑5-30份引發劑0.1-9份親水物單體10-60份抗氧劑0.1-0. 5 份，作為優選聚丙烯為粉末狀聚丙烯，粒徑為50-150 iim，進一步地聚丙烯為中石化揚子石油化工股份有限公司生產的F401牌號聚丙烯，作為優選界面劑選自苯、甲苯或二甲苯，作為優選引發劑選自過氧化二苯甲酰BP0、特丁基過氧化甲酰TBP、偶氮二異丁腈AIBN或過氧化二異丙苯DCP，作為優選親水物單體選自乙烯基吡咯烷酮NVP或甲基丙烯酸羥乙酯HEMA，作為優選抗氧劑選自抗氧劑1010或抗氧劑1076 ；(2)將界面劑和聚丙烯混合均勻，進行溶脹操作；(3)將界面劑溶脹過的聚丙烯、引發劑、抗氧劑和親水物單體，在密煉機中進行接枝聚合反應，作為優選接枝聚合反應的反應溫度為100-120°C，作為優選反應進行的時間為1-3小時；(4)將所得產物用無水乙醇進行洗滌、提純，過濾干燥，得到聚丙烯一親水單體兩親性聚合物。本專利技術的有益效果是本專利技術采用密煉機固相接枝，不用溶劑合成具有兩親性結構的聚合物，沒有溶劑污染環境這一問題，是環境友好型合成工藝。采用密煉機接枝聚合的技術手段，操作簡便，對反應條件沒有過多的限制；通過加入抗氧劑來保護體系，密煉機內部有兩個攪拌子，攪拌效果好，使抗氧劑可以很好地和物料接觸，體系受熱均勻，反應更加完全。本專利技術使用乙烯基吡咯烷酮NVP或甲基丙烯酸羥乙酯HEMA作為單體，單體具有碳碳雙鍵，容易引發自聚，使接枝鏈加長，增加親水基團，提高聚丙烯的親水性。附圖說明圖1為本專利技術的接枝聚合反應方程式；圖2為具體實施例1制備得到的改性聚合物的紅外測試圖，反應3小時后，在1660cm-1出現C=O特征峰。具體實施例方式實施例1:當密煉機的溫度達到100°C時，把100份(質量份數，下同)中石化揚子石油化工股份有限公司生產的F401牌號聚丙烯粉末放入，用滴管滴入10份的界面劑二甲苯，共混2小時，加入I份的BP0、0. 5份抗氧劑1010，最后滴入10份的HEMA，反應3h。反應完成后，用無水乙醇洗滌至除去單體和均聚物，最后過濾烘干。稱量產物的質量m。采用碘滴定法測接枝率和接枝效率，稱取樣品Hi1 (不超過10g)，加水100ml，加點 醋酸鈉lg，促進絡合作用，然后加碘滴定液IOml，濃度0. lmol/1 (c)，放置10_20min，用硫代硫酸鈉滴定，濃度0. lmol/1,棕紅色快消失時,加入淀粉指示劑2ml,再滴定至藍色消失。v 硫代硫酸鈉溶液使用體積，ml。接枝率通過以下公式計算得到 (a I y V、 IOxc--^ 1x20x11 I接枝率=^-』-X100%mi所得產物的接枝率見下表I。將改性后的聚丙烯放在溫度85°C、濕度85%，IOOOh,測量處理后的接枝率，考察產物的穩定性。結果見表I。實施例2 當密煉機的溫度達到100°C時，把100份中石化揚子石油化工股份有限公司生產的F401牌號聚丙烯粉末放入，用滴管滴入30份的界面劑二甲苯，共混10分鐘，使聚丙烯充分溶脹，加入I份的BP0，0. 5份抗氧劑1010，最后滴入10份的NVP，反應2h。反應完成后，提純干燥，所得產物的接枝率測試方法如實施例1所示，測試結果見下表I。將改性后的聚丙烯放在溫度85°C、濕度85%，IOOOh,測量處理后的接枝率，考察產物的穩定性。結果見表I。實施例3:當密煉機的溫度達到110°C時，把100份中石化揚子石油化工股份有限公司生產的F401牌號聚丙烯粉末放入，用滴管滴入5份的界面劑二甲苯，共混10分鐘，使聚丙烯充分溶脹，加入0.1份的DCP、0. 5份抗氧劑1010，最后滴入20份的NV本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種聚丙烯??親水單體共聚物，其特征在于：所述的聚丙烯??親水單體共聚物是通過密煉機固相合成的方法制備的。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陶國良，倪唐，
申請(專利權)人：常州大學，
類型：發明
國別省市：