[发明专利]一种接枝反应方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料加工技术领域，具体涉及一种接枝反应方法及其装 置。

背景技术

熔融接枝是化学改性中最易工业化生产，成本最低，接枝率较高的一种接 枝方法，但此方法的副反应较难控制，单体、引发剂等微量助剂的分散困难， 成为此方法的缺陷。例如在聚乙烯熔融接枝马来酸酐过程中，聚乙烯的交联和 单体自聚等副反应，导致聚乙烯接枝物出现晶点、黑黄点以及接枝物熔融指数 不稳定等现象，直接影响到该产品在一些高端应用领域的使用。

为改进熔融接枝的缺点，很多学者通过配方和工艺调整来控制聚乙烯接枝 反应过程中交联副反应程度，例如在熔融接枝中采用复配引发剂和单体、分步 加入引发剂和单体、调节反应温度和螺杆转速，在反应中后期加入给电子体、 链转移剂和阻聚剂等方法。专利US6982106B2在制备PE熔融接枝MAH的过 程中加入抗氧剂，受阻酚类、磷酸盐型等添加剂以减少副反应的发生。专利 US6297326B1在制备PE熔融接枝MAH时，不仅使用了双螺杆挤出机，同时专 门提到使用哈克挤出机可有效降低副反应的发生。专利US20100160497A1、 US4927888、US20110124254A1采用向反应体系中加入专用抗氧剂来抑制PE与 MAH接枝副反应的发生。这些控制接枝副反应的方法都在一定程度上抑制了交 联副反应的发生，但作用有限，有些无法批量进行工业化生产。

避免交联副反应的通常采用的方式，包括加入抗氧剂、给电子体以及阻聚 剂等自由基捕捉剂或者猝灭剂等，但这些方式存在和聚乙烯接枝体系不相容、 添加量小不易分散的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能有效减少大分子 交联副产物的产生接枝反应方法。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种接枝反应方法，包括以下步骤：

1)预混：将聚乙烯、引发剂、单体和分散剂预混，得到预混料；

2)短链自由基的制备：将聚烯烃通过双螺杆挤出，得到短链自由基，其中 挤出温度为200-350℃，转速为500-1000rpm；

3)侧喂料：在双螺杆挤出机的喂料端加入步骤1)得到的预混料，在双螺 杆挤出机的加热区的中后段侧喂入步骤2)得到的短链自由基，经挤出得到接枝 聚合物，其中挤出温度为130-250℃，转速为300-500rpm；

所述预混料和所述短链自由基的喂入方式均采用失重喂料方式，所述预混 料与所述短链自由基的喂料速率之比为4-9：1。

作为优选，所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙 烯、茂金属类聚乙烯、聚烯烃弹性体或聚烯烃衍生物中的一种或者两种以上； 所述单体为马来酸酐、富马酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺、醋 酸乙烯酯、丙烯酸酯、乙烯缩水甘油醚、苯乙烯和丙烯酸钠(锌)中的一种或 两种以上。

作为优选，步骤1)中，所述引发剂为过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二 (叔丁基过氧化)己烷或偶氮双异丁腈中。

作为优选，步骤2)中，所述聚烯烃为聚乙烯腊、聚烯烃弹性体、高密度聚 乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属类聚乙烯、共聚聚丙烯、均 聚聚丙烯中的一种或两种以上。

作为优选，步骤2)中，所述挤出温度为250-300℃，转速为500-800rpm。

作为优选，步骤3)中，所述挤出温度为190-220℃，转速为400-500rpm。

本发明的另一目的在于提供实施上述接枝反应方法的装置，包括用于制备 短链自由基的第一螺杆挤出机、用于接枝反应的第二螺杆挤出机、与第一螺杆 挤出机进料端相连通的第一失重喂料装置以及与第二螺杆挤出机进料端相连通 的第二失重喂料装置；

其中，所述第二螺杆挤出机上设有侧喂料口，所述侧喂料口距第二螺杆挤 出机进料端的距离与距第二螺杆挤出机出料端的距离之比为1-2：1；

其中，所述第一螺杆挤出机出料端与所述侧喂料口相连通。

作为优选，所述第一螺杆挤出机长径比12:1-32:1，螺杆直径35-75mm；所 述第二螺杆挤出机的长径比为28:1-48:1，螺杆直径35-75mm。

作为优选，所述第一螺杆挤出机长径比24:1-28:1，螺杆直径65-75mm；所 述第二螺杆挤出机的长径比为32:1-44:1，螺杆直径65-75mm。