本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种丙烯酸改性氯化聚丙烯的制备方法。
背景技术：
聚丙烯(PP)是一种半结晶性材料，通常情况下为半透明无色固体，聚丙烯分子结构规整而且高度结晶化。根据聚丙烯分子结构中甲基的排列不同，可以将聚丙烯分为等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯。其中，甲基排列在分子主链的同一侧为等规聚丙烯，甲基无秩序的排列在分子主链的两侧称为无规聚丙烯，甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。一般生产的聚丙烯树脂中，以等规物为主要成分，其余为无规或间规聚丙烯。由于聚丙烯结构规整，因而熔点可高达167℃，这使得聚丙烯制品可以应用于蒸汽消毒。同时，聚丙烯具有耐腐蚀，抗张强度高等特性。且价格便宜、来源丰富，无毒、无味，是通用塑料中最轻的品种。在应用方面，聚丙烯被广泛使用在汽车工业、家用电器、电子、医疗和包装等领域。
在我国，聚丙烯的一个主要消费领域是用作塑料包装材料。作为塑料包装材料中的一种，一方面，其具有良好的耐腐蚀性，与常见的酸、碱性物质几乎不起作用；另一方面，聚丙烯的强度、刚性和透明性都较聚乙烯好，价格便宜、来源丰富，无毒、无味，密度小，且能在100℃左右使用。这些特点都极好的契合了食品包装在材料领域方面的要求，使其广泛被应用作食品包装材料，制作成食品包装袋和食品包装盒。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种丙烯酸改性氯化聚丙烯的制备方法。
本发明的技术方案为：
一种丙烯酸改性氯化聚丙烯的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）取氯化聚丙烯，加入盛有甲苯的三口烧瓶中，在氮气环境下，加热搅拌，温度控制在60℃～70℃之间；待CPP溶解完全，装瓶待用；（2）取甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、丙烯酸（AA），取引发剂过氧化二苯甲酰（BPO），并将其溶于甲苯中，搅拌均匀后，称取五分之四重量份的引发剂BPO加入丙烯酸单体中，搅拌均匀，待用；（3）氮气环境下，制得改性CPP乳液；取丙烯酸改性CPP溶液，烘干至恒定质量；将其剪碎为颗粒状，用折叠好的滤纸包裹，放置于索氏提取器的提取管中，用甲醇和丙酮的混合溶液抽提48小时，除去丙烯酸类单体的均聚物，得到纯化的丙烯酸改性氯化聚丙烯。
本发明所述的丙烯酸改性氯化聚丙烯的制备方法，所述改性CPP溶液的制备过程为：将CPP溶液加入带有冷凝管、恒压滴液漏斗、搅拌装置的四口瓶中，加热搅拌，升温；滴加丙烯酸类单体；单体滴加完成后，补加剩余BPO溶液，同时升高反应温度4～5℃左右，继续反应2～3小时；反应完成，降温；当温度降低至60℃左右时，滴加DMEA，控制PH值在6.5～8.5之间；在PH调节的同时，减压蒸馏，除去反应溶剂甲苯，并加入表面润湿剂，补加去离子水，超声处理后即的改性CPP。
本发明所述的丙烯酸改性氯化聚丙烯的制备方法，所述丙烯酸类单体在1～1.5h滴加完成。
本发明所述的丙烯酸改性氯化聚丙烯的制备方法，所述DMEA的浓度为10%。
本发明的技术效果在于：
本发明所述的丙烯酸改性氯化聚丙烯的制备方法，采用溶液法用含亲水单元的丙烯酸类混合单体与氯化聚丙烯进行自由基接枝共聚反应，制备得到了针对聚丙烯塑料涂料的丙烯酸改性氯化聚丙烯。通过本发明所述方法制备的改性氯化聚丙烯的接枝率最佳，附着力相对较好，且制备工艺简单，易于操作，适于推广应用。
具体实施方式
实施例1
一种丙烯酸改性氯化聚丙烯的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）取氯化聚丙烯，加入盛有甲苯的三口烧瓶中，在氮气环境下，加热搅拌，温度控制在60℃～70℃之间；待CPP溶解完全，装瓶待用；（2）取甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、丙烯酸（AA），取引发剂过氧化二苯甲酰（BPO），并将其溶于甲苯中，搅拌均匀后，称取五分之四重量份的引发剂BPO加入丙烯酸单体中，搅拌均匀，待用；（3）氮气环境下，制得改性CPP乳液；取丙烯酸改性CPP溶液，烘干至恒定质量；将其剪碎为颗粒状，用折叠好的滤纸包裹，放置于索氏提取器的提取管中，用甲醇和丙酮的混合溶液抽提48小时，除去丙烯酸类单体的均聚物，得到纯化的丙烯酸改性氯化聚丙烯。
本发明所述的丙烯酸改性氯化聚丙烯的制备方法，所述改性CPP溶液的制备过程为：将CPP溶液加入带有冷凝管、恒压滴液漏斗、搅拌装置的四口瓶中，加热搅拌，升温；滴加丙烯酸类单体；单体滴加完成后，补加剩余BPO溶液，同时升高反应温度4～5℃左右，继续反应2～3小时；反应完成，降温；当温度降低至60℃左右时，滴加DMEA，控制PH值在6.5～8.5之间；在PH调节的同时，减压蒸馏，除去反应溶剂甲苯，并加入表面润湿剂，补加去离子水，超声处理后即的改性CPP。
本发明所述的丙烯酸改性氯化聚丙烯的制备方法，所述丙烯酸类单体在1～1.5h滴加完成。
本发明所述的丙烯酸改性氯化聚丙烯的制备方法，所述DMEA的浓度为10%。固定丙烯酸单体与CPP的比值为0.8、反应温度为95℃、反应时长为4小时，改变BPO的用量分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%。BPO用量在0.3%时接枝率为最大，可以认为BPO的含量在0.3%时，所起到的作用最大，引发效果最好。在附着力的大小上，除BPO的用量为0.1%时，附着力为1级外，其余均为0级。
接枝率随单体比值的增大而增大，在0.8处接枝率的大小出现了拐点，再增加单体的量，接枝率非但没有升高，反而下降，且涂层附着力也受其影响而下降。可以认为丙烯酸单体的过量，使改性CPP的极性增强，降低了与聚丙烯基材间的附着力。在后续试验中，拟采用丙烯酸类单体：CPP的值为0.8。
随着反应温度的升高，接枝率逐渐上升。温度继续升高，接枝率并未继续随着温度升高而升高，接枝率最高点在反应温度为95℃的时候出现。从附着力的测试结果来看，各温度条件下，附着力均趋于良好，仅反应温度为105℃时，附着力有所下降。这可能是由于温度过高，导致其他不良副反应的发生所致。综合来考虑，当反应温度为90℃和95℃时，二者接枝率大小相差不大。同时考虑到工业生产中，低温反应较之高温反应更易控制，且低温反应更符合节能减排的目标。在二者附着力无明显影响的情况下，这里选择90℃的反应温度作为最优反应温度。
反应时间对接枝率的影响随时长的延长而增大，反应时间为4h时，达到最大。各反应时间下，附着力良好，仅反应时长为3h时，附着力为1级，其余均为0级。为了提高工业生产效率，在不影响性能的前提下，这里取反应时间为3.5小时，此时接枝率为18.3%。
从各个单因素实验，得到了一组最优工艺参数，即BPO用量为0.3%、丙烯酸类单体：CPP的值为0.8、反应温度为90℃、反应时间为3.5h。
丙烯酸改性CPP溶液粒径大致在200～500nm，乳液粒径主要分布于300～400nm，约占38%左右。从粒度分析来看，粒径大小分布较窄，粒径相对较小，制备的乳液均质而细腻，性能较好。这也表明丙烯酸类单体改性CPP，接枝效果良好。
制备得到的丙烯酸改性氯化聚丙烯的附着力和接枝率进行评价，得到了BPO用量为0.3%、丙烯酸单体：CPP的比值为0.8、反应时
长为4小时、反应温度为95℃时，改性氯化聚丙烯的接枝率最佳，附着力相对较好。并通过对上述四个因子进一步的单因素实验，确定了溶液法制备丙烯酸改性氯化聚丙烯的最佳工艺参数，即BPO用量为0.3%、丙烯酸类单体：CPP的值为0.8、反应温度为90℃、反应时间为3.5h，制备得到的改性物的接枝率为18.3%。同时，采用DSC分析测试表明，接枝改性后的CPP的Tg温度为35℃左右，相比原氯化聚丙烯的Tg温度升高了6℃。这些都说明，丙烯酸类单体成功地接枝在CPP的分子链上。对制备得到的改性CPP乳液采用纳米粒度仪进行分析表征，乳液粒径大小在300nm左右，粒径分布较窄。