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乙丙橡胶接枝改性技术
环球鞋网  2008-6-26 10:41:00

    表1  接枝共聚反应条件

    项目 1    2    3    4    5

    w(引发剂)/%   0.5  1.0  1.5  2.0  2.5

    w(EPDM)/% 10   151) 20   25   30

    m(SM)/m(AN)   1.5  2.0  2.5  3.0  4.5

    反应温度/℃   70   70   70   70   70

    1)当其它条件变化时不变(二者的共聚恒比点)。

    表2  不同反应时间的接枝共聚合反应结果

    反应时间/h    1    3    5    6    8    10   11   12   14

    转化率/% 4.12 17.00    34.14    42.69    61.96    73.33    75.95    7S.93    81.72

    接枝率/% 12.41    22.32    25.98    25.78    33.33    36.88    37.46    38.38    38.76

    接枝效率/%    60.63    29.82    18.14    14.35    14.25    14.06    13.91    13.94 13.68

    此外,我国还先后进行了EPDM与其它多种单体溶液接枝的开发与研究,并取得了重要进展。如中国科学技术大学方月娥等进行了EPDM膜溶液法接枝乙酸乙烯酯、天津大学李凤奎等研究了EPDM溶液法接枝丙烯酸正丁酯、合肥工业大学徐卫兵等进行了EPDM溶液法接枝MMA等,得到的接枝产物在聚合物改性(增容、增韧等)方面得到广泛的应用。

    溶液接枝法的优点是聚合条件温和,产物接枝率易于调节,可以满足不同的需要;其缺点是接枝率相对较低,需要选用溶剂,后处理比较复杂。

    2 、 熔融接枝法

    熔融接枝法始于20世纪70年代,其基本原理是聚合物处于熔融状态下,通过引发剂分解产生自由基,从而引发大分子链产生自由基,并与接枝单体接枝,得到接枝产物。熔融接枝法制备接枝乙丙橡胶根据使用的引发剂不同可分为自由基引发、超声波引发等接枝工艺。熔融接枝法以其可靠的适用性,成为目前乙丙橡胶接枝改性的主要方法。

    2.1  自由基引发的熔融接枝法

    在自由基引发的接枝反应中,一般采用BPO、过氧化二异丙苯(DCP)、偶氮二异丁腈、in-situ过氧甲酸、过氯化苯甲醇等为引发剂,以MAH、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、硅烷偶联剂等为接枝单体,在扭矩流变仪上于一定温度下完成接枝反应。接枝单体中,MAH是EPDM最常见的接枝单体,制得的EPDM-g-MAH是一种较理想的相容剂,可有效改善EPDM与聚合物之间的相容性。GMA也是一种较理想的接枝单体,以高沸点、低毒性的GMA作为接枝单体,可以在EPDM分子链上引入活性的环氧基团,不仅解决了MAH在高温下容易挥发,对人体刺激性大,并对设备具有腐蚀性的缺点,而且可明显改善与极性聚合物的相容性,使胺基、羧基和羟基等端基的聚酰胺、聚酯树脂等聚合物在GMA接枝的EPDM中分散更加均匀和细致化,大幅度提高了共混硫化胶的力学性能。

    90年代中末期,华东理工大学、上海交通大学等就以GMA为接枝单体,DCP为引发剂,在Haake40转矩流变仪的Rheomix600混合器中对EPDM进行了熔融接枝改性研究。华东理工大学在设定的温度下,先将EPDM熔融2 min后加入DCP和GMA,在60r/min下混合一定时间后迅速停机出料,得到接枝率为80%-10%的接枝产品。上海交通大学的研究不同的是,先在开炼机上将EPDM与GMA、DCP共混制成母炼胶,再在扭矩流变仪上完成接枝(接枝条件:100r/min×4min)。这种EPDM-g-GMA接枝产物可与天然橡胶、聚对苯二甲酸丁二醇酯等高分子材料进行共混改性,具有良好的相容、增韧等作用。

    长春工业大学采用in-situ过氧甲酸为引发剂,甲基丙烯酸环氧丙酯为接枝单体,在双螺杆挤出机上通过熔融接枝方法,向EPDM分子链上引入环氧官能团,实现了EPDM的环氧化改性。该方法不仅显著地提高了接枝效率,而且降低了交联副反应的发生。

    为了降低自由基引发的熔融接枝反应中乙丙橡胶交联大分子(凝胶)的生成,通常在反应中添加调节剂,选择恰当的调节剂能够显著地抑制交联产物的生成。2003年吉林石化研究院以BPO为引发剂,MAH为接枝单体,在调节剂和抗氧剂存在下合成出性能良好的EPDM-g-MAH。在130-150℃下,采用螺杆挤出机或Haake流变仪为接枝反应装置,在一定配方条件下,可生产出合格的接枝EPDM产品,接枝率为0.8%-1.0%。研究指出,调节剂可将接枝EPDM的凝胶质量分数控制在3%以内,其它各项力学性能变化在10%以内。

    熔融接枝法的特点是无溶剂回收及后处理,并可在聚合物加工过程中完成接枝过程,实用性较强,成为较有工业化价值的接枝方法;其缺点是在接枝反应过程中,由于乙丙橡胶大分子存在大量自由基,发生较为严重交联或降解副反应,形成难溶解、难熔融的凝胶,使接枝产物的流变性能和加工性能发生很大变化。因此,提高产物接枝率的同时,抑制或避免这类副反应发生,已成为乙丙橡胶官能化的关键。

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【来源:SMST
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