[发明专利]一种制备不饱和羧酸接枝聚丙烯共聚物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种有机高分子聚合物的制备方法，具体地说是一种聚丙烯接枝改性方法。

背景技术

聚丙烯具有熔点高、耐热性好、密度小、力学性能优异和化学稳定性好等优点，广泛地应用于包装材料、机械零部件、家用电器、医疗器械、合成纤维等领域。在最近20年的时间里，聚丙烯在通用塑料中持续保持最快的发展速度。

尽管聚丙烯有众多优点，但是，聚丙烯也存在一些不足之处。最大缺点是耐寒性差，低温易脆断；其次是收缩率大，抗蠕变性差，制品尺寸稳定性差，容易产生翘曲变形；与传统工程塑料相比，聚丙烯还存在耐候性差，耐光、耐热及抗老化性差，亲水及抗静电性能差，涂饰、着色和黏合等二次加工性能差，与其他聚合物和无机填料的相容性差。从而限制了聚丙烯的进一步应用。为了改进其性能，提高其应用范围，需对聚丙烯进行改性。

聚丙烯的化学接枝改性方法有：溶液接枝法、熔融接枝法和固相接枝法等。其中前两种方法需要在高温下反应，聚丙烯分子链很容易发生断链而降解，这使得接枝改性后聚丙烯的性能有明显的下降。固相接枝是20世纪90年代兴起的一种接枝改性方法，与其他接枝方法相比，它具有反应温度低(一般为90～120℃，低于聚合物的熔点)、操作压力低(一般为常压)、反应设备的通用性大、副反应较少、无溶剂污染、后处理简单等优点。但是，固相接枝法也存在一些缺点，如固相接枝法很难达到高的接枝率，且反应过程中容易出现物料粘结成块、搅拌和传热不均匀等现象。通过引入合适的辅助接枝单体，不仅可以有效阻止聚丙烯在接枝过程中的降解副反应，还有助于提高产物的接枝率。

目前常用的聚丙烯固相接枝单体主要有马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等，这些单体往往都具有较大的毒性，且沸点低，易挥发或升华，对现场操作人员的眼睛和皮肤带来严重伤害，给实际生产带来困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反应工艺简单、无环境污染、后处理容易，能够得到具有良好的生物相容性的接枝聚丙烯的制备不饱和羧酸接枝聚丙烯共聚物的方法。

本发明的目的是这样实现的：

分别将按重量45-300份的不饱和羧酸接枝单体溶于280份N，N-二甲基甲酰胺、100份过氧化二苯甲酰溶于770份二甲苯，再与300份聚丙烯颗粒、45-700份苯乙烯混合，N₂气氛下于室温搅拌1小时，100-130℃反应0.5-2小时得到产物。

本发明还可以包括：

所述的不饱和羧酸接枝单体是通过丙烯酰氯和氨基酸在碱性条件下反应所得到的接枝单体，起反应通式表述为：

所述氨基酸为脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸，所对应的不饱和羧酸接枝单体分别为1-丙烯酰吡咯烷-2-羧酸、2-丙烯酰胺基乙酸、2-丙烯酰胺基丙酸、2-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸。

不饱和羧酸接枝单体和苯乙烯的重量比优选30∶70至70∶30。

本发明所采用的反应装置为带有冷凝装置、磁力搅拌装置、N₂密封装置和加料口的封闭反应系统。

为了得到纯净的接枝产物，本发明分别用甲醇和丙酮对接枝产物进行洗涤，目的是去除不饱和羧酸和苯乙烯的均聚物、共聚物以及未反应的单体和其他助剂，再经真空干燥，即可得到最终接枝产物。

与现有的技术相比，本发明具有如下特征：

1)首次将上述的几种固体不饱和羧酸应用于聚丙烯接枝改性，制备了高接枝率的新型聚丙烯接枝共聚物；

2)由于所合成的不饱和羧酸单体不易溶于界面剂二甲苯，本发明是将单体先溶于N，N-二甲基甲酰胺中，而引发剂过氧化二苯甲酰仍溶于二甲苯中。

3)由于本发明的聚丙烯接枝改性方法属自由基反应机理，空气中氧气对于反应的影响很大，所以本发明采用的反应装置为带有冷凝装置、磁力搅拌装置、N₂密封装置和加料口的封闭反应系统。

4)本发明具有反应工艺简单、无环境污染、反应温度较低、操作压力低以及后处理简单等优点，同时可以获得较高接枝率的新型聚丙烯接枝共聚物。

附图说明

图1为聚丙烯和聚丙烯接枝产物的红外光谱图。图中曲线a为聚丙烯的红外光谱图，曲线b为聚丙烯接枝不饱和羧酸单体的红外光谱图。由图1可见，接枝产物红外谱图在1723cm^-1和1602cm^-1出现了分别归属于酰胺和羧酸的羰基吸收峰，在699cm^-1出现了归属于苯乙烯的吸收峰，因此可以判断不饱和羧酸接枝单体和苯乙烯已成功接枝到聚丙烯的分子链上。