2.2 超声波引发接枝法
四川大学高分子研究所引采用一种力化学熔融接枝共聚合的方法,在一带有超声传感器的挤出反应装置中,以MAH为接枝单体,进行了EPDM的熔融接枝共聚合,很好地解决了上述问题。此研究重点考察了超声波强度、接枝反应温度和MAH含量对接枝产物性能的影响。研究指出,随着超声波强度的增加,产物接枝率总体呈明显增加趋势,特别是当超声波功率大于160 W时,增加显著。然而随着超声波强度的增加,由超声波引发所产生的大分子自由基将首先与接枝物分子链中的易引发而产生接枝的叔碳自由基发生偶合反应,消耗掉一部分大分子自由基。因此,超声波引发的熔融接枝反应,在一定超声强度(160-240W)和接枝反应温度(270-300℃)条件下,可抑制或避免EPDM接枝过程中的交联副反应,制得具有较高接枝率(0.45%)、较好熔体流动性、凝胶含量均小于0.7%(质量分数)的EPDM-g-MAH接枝产物(MAH质量分数为2%)。
3、 辐射接枝法
辐射(电子束、γ射线等)接枝常用于改善高聚物的极性和复合材料的相容性。北京化工研究院北京市工程塑料合金技术研究室采用电子束预辐射接枝技术实现了EPDM的接枝改性。接枝、皂化后的EPDM聚合物成炭量增大,热释放速率降低,聚合物的点燃时间延长,对于延缓聚合物的燃烧起到非常重要的作用,明显改善了EPDM的阻燃性能。
该研究采用甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸甲酯3种接枝单体为研究对象,在反应温度为98℃,EPDM样品厚度3mm的条件下,分别研究了辐照时间、接枝反应时间、单体浓度等因素对接枝率的影响。研究表明:(1)预辐照后的EPDM样品,其过氧化物自由基衰减速度很快,因而必须在短时间进行反应才能将单体有效地接枝上去;(2)辐照时间延长、接枝反应时间增加和单体浓度升高都可提高接枝率,但单体反应活性不同;(3)接枝后样品的阻燃性能得到了改善;(4)较低的接枝率即可赋予EPDM以阻燃性,处理后的样品不会丧失原有的物理机械性能。
由此看出,电子束预辐射接枝技术确实是一个值得研究和开发的新型阻燃途径。高能辐射接枝技术适用性强,且处理后的样品在其燃烧过程中无卤、无毒性,有推广到其它聚合物产晶的阻燃化中的可能,其潜在的应用前景十分广阔。
4 、直接溶胀接枝法
采用直接溶胀法进行EPDM接枝的研究较早,如华南理工大学1995年以MMA为接枝单体,BPO为引发剂,在叶片混合器中借助机械力作用,使EPDM直接溶胀接枝MMA,制备出EPDM-g-PMMA接枝共聚物。该接枝共聚反应在叶片混合器中进行,转速30r/min。接枝共聚反应前,将溶有BPO(质量分数为1.0%)的MMA(0.5g)计量加入到混合器中经N:保护的EPDM(1g)中,室温下搅拌溶胀30min,静态溶胀1 h,然后搅拌升温至所需温度(75℃),反应1h,而后经真空干燥得到综合力学性能较好的接枝产物。
5、 热炼接枝法
乙丙橡胶接枝改性不仅限于EPDM,二元乙丙橡胶(EPM)也可实现接枝改性,得到综合性能良好接枝产物。北京橡胶工业研究设计院采用热炼接枝法进行了硅烷接枝EPM的研究。将100份EPM与1.5份硅烷偶联剂A-174[γ-(甲基丙烯酰氧剂)丙基三甲氧基硅烷]、0.5份DCP加入流化仪中,通过高温(170-190℃)、高剪切(转子转速为60-80r/min)进行热炼得到硅烷接枝二元乙丙橡胶(EPM-g-S)。将EPM-g-S作为相容剂,可显著改善EPDM/MVQ(甲基乙烯基硅橡胶)共混物的物理性能、耐热性能和高温压缩永久变形等共混性能。
6、结语
通过接枝对EPDM进行各种官能化改性,赋予了EPDM极性和新的反应活性,弥补了乙丙橡胶的一些性能缺陷,使其在石油化工、建筑、交通等领域得到更广泛的应用;接枝改性EPDM的另一重大用途是作为聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺及尼龙等工程高聚物的共混相容剂及低温抗冲改性剂(增韧),全面提高各种高分子共混物的综合性能。
近年来,尽管我国市场上有接枝乙丙橡胶产品供应,但与聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚醚五大工程塑料一样,我国接枝EPDM绝大部分依赖进口。随着工程塑料国产化的进程加快,接枝EPDM的需求量也将随之增加。接枝EPDM的研究和开发不仅为提高各种高分子材料性能及扩大应用领域奠定了坚实的基础,而且对实现接枝乙丙橡胶的规模化工业生产的最终目标起到了重要的推动作用。
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