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塑料涂料用马来酸酐接枝氯化聚丙烯的合成与性能

来源:华南理工大学化学与化工学院 作者:聂建华,程江* 时间:2012-05-19 点击:
导读:以甲苯为溶剂、过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂、马来酸酐(MAH)为接枝单体,对氯化聚丙烯(CPP)进行接枝改性。考察了引发剂和接枝单体用量、反应温度、反应时间以及原料的含氯量对接枝率的影响,并对改性产物进行了傅立叶红外光谱表征。
1 前言
氯化聚丙烯(CPP)是聚丙烯经氯化反应改性而生成的热塑性树脂,其化学稳定性、耐磨性、耐老化性和耐酸性等性能良好,并对聚丙烯和聚乙烯等聚烯烃材料有较好的黏结性能。因此,它在涂料行业中广为应用[1-4]。但是,低氯化度CPP 的极性较低,并存在与其他涂料树脂的混溶性不佳、内聚力和粘接强度低,与面漆之间的附着力小等缺陷。所以需要引入极性基团,以改善CPP 的极性[5-8]。目前,有关研究主要集中在用马来酸酐(MAH)或丙烯酸酯作为接枝单体对含氯量小于35%的CPP 进行接枝改性[7-12],但是由于接枝率不高,自身含氯量较低,导致改性产品在极性溶剂中的溶解性能不好,应用时仍需使用对人体和环境有害的甲苯、二甲苯或者卤代烃等溶剂;并且对极性塑料材料的附着力较小,粘接强度不高。由于该系列改性产品不完全符合相关环保要求,故其应用范围受到较大的限制。

另一方面,高氯化度CPP 虽然能被一些酮酯类溶剂很好地溶解,使用过程中不需要使用苯类溶剂,但是其内聚力和粘接强度很低,对各种塑料材料的附着力较小,因而在许多场合都不是优良的塑料涂料用黏结料,而主要用作氯化橡胶的替代品[1-3, 13-14]。鉴于此,本文以含氯量大于35%的中等氯化度CPP 为原料,以MAH 作为接枝单体,通过自由基聚合接枝对CPP 进行改性,制备出无需使用苯类溶剂并在多种塑料材料上附着性能优良的涂料用树脂,并研究反应条件和原料CPP 的含氯量对改性产物接枝率的影响,考察改性产物在部分常用极性溶剂中的溶解性能和在不同塑料材料上的涂膜附着力,初步探讨了接枝率对涂膜附着力的影响。

2 实验
2. 1 主要原料和试剂
氯化聚丙烯(CPP),C 级,含氯量为35% ~ 45%,广州嵩源新材料有限公司;马来酸酐(MAH),AR,广州市新港化工有限公司;过氧化苯甲酰(BPO)、甲苯和二甲苯,AR,广东光华化学有限公司。

2. 2 合成工艺条件
m(BPO)/m(CPP)   0.06
m(MAH)/m(CPP)   0.80
θ   100 °C
t   3 h

2. 3 改性产物的制备和纯化
将一定比例的CPP 和MAH 以及适量的甲苯放入四口烧瓶中,缓慢加热至60 °C 使之完全溶解后,在冷凝回流和匀速搅拌的条件下,滴加含一定量引发剂BPO 的甲苯溶液,缓慢升温至预设温度后,继续反应一段时间。待反应结束,用丙酮将改性产物沉淀,静置24 h,然后倾去溶剂,再用甲苯加热溶解,溶解后又用丙酮沉淀。如此重复数次,以除尽杂质。收集到的沉淀在50 °C 下干燥至恒重,即得纯化的马来酸酐接枝氯化聚丙烯(CPP-g-MAH)。

2. 4 红外光谱分析
采用KBr 压片法制样,将改性产物配成质量分数为2%的甲苯溶液,涂在KBr 片上,在红外烘箱中烘干至恒重,除尽甲苯。利用美国Nicolet 公司制造的370型傅立叶红外光谱仪(FTIR)进行测试。测定时,以空气作为背景,测试范围为4 000 ~ 400 cm−1,定位精度为4 cm−1。

2. 5 接枝率的测定
测定方法见文献[15]。

2. 6 涂膜附着力测试
根据GB/T 5210–1985《涂层附着力的测定法 拉开法》,用GLS002 附着力测定仪(英国Elcometer 公司)测定改性产物在PE、PP、PET、ABS、PVC、PC 和PVA 材料上的涂膜附着力。
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