一种通过二氧化碳等离子体引发聚丙烯和三元乙丙橡胶接枝反应的方法与流程

本发明属于等离子化学技术领域，更加具体地说，涉及一种通过co2等离子体引发聚丙烯(pp)/三元乙丙橡胶(epdm)接枝，从而提高pp/epdm相容性的方法，通过该技术方法，可提高pp与epdm的相容性及共混物的冲击强度。

背景技术：

pp原料来源丰富，价格低廉，与其他通用塑料相比，具有良好的综合性能，如相对密度小，加工性能优良，屈服强度、拉伸强度及弹性模量较高，电绝缘性良好，耐应力龟裂及耐化学药品性能较好等。但由于聚丙烯的较高规整度，其在低温下的抗冲击性能较差。pp高性能化、功能化的研究具有重要价值。epdm是以乙烯、丙烯为主要原料共聚而成的无定形聚合物。尽管epdm与pp存在相似的分子结构，但其共混物仍是热力学不相容的。采用与pp或epdm相似分子结构的第三组分，或可以与某一相或两相发生化学反应的物质作为增容剂，可进一步提高epdm与pp间的相容性。硫磺/促进剂、过氧化物/助交联剂、酚醛树脂/助交联剂等硫化体系可实现pp/epdm动态硫化，得到物理性能显著改善的热塑性弹性体。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在相对简单的工艺条件下，通过co2等离子体引发pp和epdm接枝共聚物反应，从而提高pp/epdm相容性的方法，提高pp与epdm相容性，显著提高产品冲击强度，工艺过程较为简单且不需要加入第三种物质。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种通过二氧化碳等离子体引发聚丙烯和三元乙丙橡胶接枝反应的方法，以二氧化碳等离子体对聚丙烯进行表面处理，以使其表面产生过氧化自由基；将经过表面处理的聚丙烯和三元乙丙橡胶进行熔融共混，以表面产生的过氧化自由基引发聚丙烯和三元乙丙橡胶进行接枝反应。

在上述技术方案中，采用二氧化碳等离子体，气体流量为30～150ml/min，处理电压为30～70v，处理时间1～20min，优选气体流量为80～120ml/min，处理电压为50～70v，处理时间10～20min。

在上述技术方案中，熔融共混温度为180—200摄氏度，时间为5—20min，优选在185—190℃下进行混炼10～20min。

在上述技术方案中，聚丙烯用量为80—95质量份，三元乙丙橡胶用量为5—20质量份，优选聚丙烯用量为90—95质量份，三元乙丙橡胶用量为5—10质量份。

以ft-ir的atr谱图(spectrum100，perkin-elmer,inc)对等离子体处理前后的聚丙烯进行表征，如附图所示，在经过等离子体处理后，产生波数为1730的特征吸收峰，对应于c-o，c＝o，由此可知，二氧化碳等离子处理pp表面，会在pp表面形成c-o，c＝o，产生过氧化自由基，以便于在熔融状态可引发pp/epdm进行接枝反应，形貌如附图所示。

本发明提出了一种在相对简单的工艺条件通过co2等离子体引发聚pp和epdm接枝反应，从而提高聚丙烯(pp)/三元乙丙橡胶(epdm)相容性的方法，本发明提供的技术方法可适用于等规pp，其在通常情况下，pp与epdm是不相容体系，而采用本发明提供的技术方法，可通过采用co2等离子体对pp表面进行处理，从而引发pp和epdm接枝，进而提高pp/epdm的力学性能，即本发明的方法在改善聚丙烯和三元乙丙橡胶相容性的应用，在提高聚丙烯和三元乙丙橡胶混合体系力学性能的应用，如冲击强度。

使用本发明提供的技术方法，可以引发聚丙烯/三元乙丙橡胶接枝共聚，提高两者相容性，从而提高其产品冲击强度，该方法操作简便，效果显著。本发明的优势在于，采用co2等离子体对pp进行表面处理，引发epdm熔融反应接枝，提高pp与epdm相容性，显著提高产品冲击强度，工艺过程较为简单且不需要加入第三种物质。

附图说明

图1是本发明中使用的聚丙烯原料的表面的sem照片。

图2是本发明中经等离子体处理后聚丙烯表面的sem照片。

图3是本发明中聚丙烯原料在等离子体处理前后的ft-iratr谱图。

图4是本发明对比例中共混物的saxs一维图。

图5是本发明实施例中合金的saxs一维图。

图6是本发明对比例中共混物的sem照片。

图7是本发明实施例中合金的sem照片。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式，对本发明作进一步的详细说明，原料聚丙烯pp购自燕山石化、mn：310000g/mol、牌号：t1701、密度：0.91g/cm³、mi＝1.5g/10min；三元乙丙橡胶epdm购自吉林石化牌号：ep4045、门尼粘度：45。将pp用无水乙醇超声清洗15min，经去离子水洗涤后，放入烘箱中烘干备用。使用ctp-2000k型号等离子体发生器进行表面处理。

将聚丙烯粒料用无水乙醇超声清洗15min，用去离子水冲洗3次，放入烘箱(60℃)中烘干后，用ctp-2000k型号等离子体发生器进行表面处理，采用co2等离子体，气体流量为100ml/min，处理电压为50v，处理时间10min。随后将等离子体处理后的聚丙烯(ppp)与三元乙丙橡胶按100/0，95/5，90/10，70/30，50/50，40/60，30/70的质量比(pp的质量百分数为100％、95％、90％、70％、50％、40％、30％)投入到xss-300型号扭矩流变仪中在185℃下进行混炼10min，得到合金产物(即本发明方法制备的产物)。以未处理的聚丙烯(pp)与三元乙丙橡胶按100/0，95/5，90/10，70/30，50/50，40/60，30/70的质量比投入到xss-300型号扭矩流变仪中在185℃下进行混炼10min，得到共混物(即本发明的对比例)。

称取5g的产品(本发明方法制备的产物和对比例分别进行)，用实验室自制平板硫化机在185℃下压制成1mm薄片样品。通过saxs可以测得i-q曲线。通过i-q曲线可以计算出积分不变量q与产物相容区体积(lij,mag,yuanx,etal.in-situalloyingdynamicsandphasemorphologyofbinarypolymerblends[j].australianjournalofchemistry,2014,67(1):93-102.)。合金的q值减小到0.00233，值达到0.3065％，证明pp/epdm相容性得以提高(积分不变量q值反应体系均匀程度，q值越小，相容性越好，如下表所示)。将1mm厚样片切割成1cm×8cm样品条，液氮脆断，喷金处理，观察断面形貌，图中可观察到相比共混物，合金中分散相尺寸变小。称取5g产品，采用wzs-d型号微型多功能注塑机制备冲击样条，料筒温度为190℃、模具温度为40℃，每次注塑前需要进行加压，保压时间为10s。而后在摆锤式冲击试验机上，测定样品的缺口冲击强度(gb1040/10ba)，pp/epdm合金冲击强度得意提高，最优可提高25％。

根据本发明工艺参数进行调整，均可实现聚丙烯/三元乙丙橡胶的制备，且表现出与实施例基本一致的性能。以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。