马来酸酐接枝聚丙烯/聚烯烃黏合性树脂共混物

第28卷第3期石化技术与应用Vol 28 No. 32010年5月Petrochemical Technology ApplicationMay 2010研究与开发(195~198马来酸酐接枝聚丙烯/聚烯烃黏合性树脂共混物金鼎铭',王宏军2,段宏义,刘敏',孙世萍',张新铭!(1.中国石油兰州化工研究中心,甘肃兰州730060;2中国石油兰州石化公司,甘肃兰州730060)摘要:在接枝率为3.5%的马来酸酐接枝癜丙烯(PP-g-MAH)中分别掺人一定量的聚丙烯(PP)高密度案乙烯、聚烯烃弹性体、线型低密度聚乙烯和聚苯乙烯,在温度为200-210℃,时间为1-2min的条件下挤出造粒,可制备高黏合性的共混物。结果表明,将其涂于金属材料表而,纯PP-g-MAH的黏合强度仅为0.936N/mm,PP-g-MAH与PP以20/80(质量比)共混时,黏合强度提高到1956N/mm。通过扫描电镜观察黏合性树脂共混物的断面,PP-g-MAH(20份)与其他聚烯烃共混后,共混物与金属材料的接触面增大渗透力增强,有利于酸酐与极性物质形成键合力关键词:PP-g-MAH;聚烯烃;共混物;黏合强度;物理机械性能;耐热性能中图分类号:TQ334.2文献标识码:B文章编号:1009-0045(2010)03-0195-04金属材料与聚烯烃只有在界面具有良好黏号为2100J)和线型低密度聚乙烯( LLDPE,牌号合性的情况下才能呈现出质量轻,隔热保温,消为103AA),均由中国石油兰州石化公司生产。音减振,防腐蚀等特点。但聚丙烯(P)、聚乙聚烯烃弹性体(POE,牌号为8150)由美国DO烯(PE)分子链中不含极性基团因此与铁、铝等化学公司生产。聚苯乙烯(PS)为市售品。P金属材料的黏合力差。为此,在研究中一方面对8-MAH为实验室自制。金属材料表面进行改性,使其形成新的氧化物,1.2试样制备然后再用硅烷偶联剂处理,将二者以化学键形式将PP-g-MAH与PP, LLDPE,HDPE,PS,结合2);另一方面将马来酸酐接枝聚丙烯(PPPOE一起加入到高速混合器中,常温下混合3min,用双螺杆挤出机进行熔融共混,在螺杆温g-MAH)、马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)度为200~210℃,时间为1~2min的条件下,挤与聚烯烃树脂共混,借助极性单体与经过表面处出造粒,可制备聚烯烃黏合性树脂共混物。理的金属材料形成化学键结合界面,从而提高界1.3主要仪器及设备面黏合强度。尽管PP-g-MAH与PP具有良好双螺杆挤出造粒机组:型号为ZSE-34,由德的相容性但它们在分子结构、相对分子质量、化国 Leistrtize公司制造。熔体流动速率仪:型号为学性质等方面存在差异,因此在PP中加入 Ceast6542型,由意大利 Ceast公司制造。电子拉PP-g-MAH将对前者的结晶行为黏合界面的力试验机:型号为 Instron1121型,由英国 Instron强度、塑性变形、断裂破坏行为等产生不利影响。公司制造。高速混合器:型号为GH-10DY,由本工作制备了PP-g-MAH与聚烯烃的共混物,北京英特塑料机械总厂制造。冲击试验机;型号研究了其与金属材料的黏合性,考察了不同共混比为XCJ-40,由河北承德试验机厂制造。扫描电对共混物黏合强度、耐热性、流动性和物理机械性镜型号为SL20,由英国 Instron公司制造。维卡能的影响,以期获得性能优良的黏合材料软化点测试仪器:型号为XWB-3000,由河北承德试验机厂制造。1实验部分V山中国煤化工1.1原材料CN MHG9-12-20作者简介:金鼎铭(1977—),男,甘肃兰州人,硕士,工程师PP(牌号为F401)、高密度聚乙烯(HDPE,牌已发表论文5篇石化技术与应用第28卷4试样表征学键,从而获得较高的黏合强度。PP-g-MAl根据CB1033-86测定试样的密度。根据与PP的黏合,则是由于相似的大分子相互渗透GB1040-90测定试样的拉伸强度及断裂伸长缠结或彼此进入对方晶区参与结晶而相互连接率,试样选用Ⅲ型,拉伸速率为100mm/min。根起来,从而产生黏合力。研究发现,在PP-g据GB1613-90测定试样的维卡软化点。根据MAH中加入其他聚烯烃树脂,能够提高P大分GB2791-93测定试样的黏合强度。子链的缠结力,有利于改善其与金属材料的黏合性能。在接枝率为3.5%的PP-g-MAH中,加2结果与讨论入不同的聚烯烃树脂,可制备高黏合性的共混21PP-g-MAH的接枝率对试样黏合强度的物,其与铁片的黏合强度見表1。影响褒1不同共混物与铁片的合强度35时P(2MAB与恢片合强度存在极甲,P山Dm、合大值。这是由于PP经接枝后,分子内的极性基试样10.936团与金属表面产生化学键合,从而提高了试样的试样280黏合强度;然而,随着PP中极性基团的进一步增试样360试样440多,其自身分子间作用力增强,分子链刚性下降1.980试样5导致其与金属材料的浸润性变差,因此黏合强度试样61.456降低。试样7205试样8试样92020559.537由表1可知,PP-g-MAH与铁片黏合强度仅为0.936N/mm;PP-g-MAH与PP以20/80共混时,共混物与铁片的黏合强度提高到1956N051.01.5202.53.03.5404550接技半mm;在PP-g-MAH中加入一定量的PP,LDPE图1PP-g-MAH接枝率对黏合强度的影晌POE后黏合强度得到明显的提高。这是由于加入LLDPE后,短支链可以使 LLDPE与PP-g-MAH2.2共混比对性能的影响PP之间形成分布均匀的氢键和范德华力,使混合2.2.1黏合强度更加均匀。加入POE后,聚烯烃的C一H长链形两接触界面间结构的相互作用,包括化学键成类似的网状结构,这样可以产生较强的黏合力和分子间作用力在内,是胶黏的基础“。PP-2.2.2耐热性能g-MAH的化学结构可分为2部分:(1)PP的长由表2可以看出,由于HDPE密度和结晶度链分子(非极性部分);(2)接枝引进的极性基团。高,因而具有较高的维卡软化温度,在加人HDPEPP-g-MAH与金属材料的黏合主要靠极性基后,共混物的耐热性能有明显的提高维卡软化团与黏合物表面的活性基团作用,生成相应的化温度大于115℃表2不同共混比脑合性共混物的耐热性能LLDPEHDPEPOE黏合强度/维卡软化温度(质量份)(质量份)(质量份)(质量份)(质量份)Mu中国煤化工CNMHG第3期金鼎铭等.马来酸酐接枝聚丙烯/聚烯烃黏合性树脂共混物1972.2.3物理机械性能及流动性能子链刚性增大,分子间作用力增强,共混物受外界由表3可知,共混物的拉伸强度较高时,其黏力场的影响小,因此黏合强度提高。其中,不同配合强度亦较高。由此得出,等量极性基团的黏合性比的共混物其熔体流动速率不同,根据后加工工艺树脂共混物,当其具有较高的拉伸强度时,说明分的不同,可选用不同类型的黏合性树脂共混物。表3不同共混比黏合性树脂共混物的综合性能PP-g-MAH PPLLDPEHDPEPE黏合强度/拉伸强度/熔体流动速率试样(质量份)(质份)(质量份)(质份)(质量份)(质份)(N·m)试样19.80719.7试样2试样3试20358.9260.380试样59.20721.0试样610.2550.56023黏合性树脂共混物扫描电镜断面形貌的结晶度。由图2b可知,当PP-g-MAH由图2a可知,PP-8-MAH(见表1试样1)(20份)与PP,PE,POE等烯烃树脂共混(见断面较规整,有相对较高的结晶度,但低于纯PP,表1试样8)时,可形成多层结构截面,共混物与这是因为在PP分子链上接枝MAH后,后者将降金属材料的接触面增大,渗透力增强,有利于酸低前者的规整度,球晶生长受到限制,降低了PP酐与极性物质形成键合力(a(a,b分别为表1的试样1和试样8)图2不同试样的断面扫描电镜照片2.4加工条件对黏合性树脂共混物的影响黏合力的强弱,所以在加工时,应使用尽可能高由图3可以看出,以表1试样8为研究对象,的温度,但过高的温度和过长的时间会使共混物当加工时间愈长或加工温度愈高,黏合强度就愈降解,分子链结构受到破坏。因此本工作最佳的高,这与黏合理论相吻合。加工条件直接影响到加工条件为温度240℃,时间小于15min。2.5综合性能由表4可知,不同试样的熔体流动速率不同,但二者的拉伸强度、维卡软化点和黏合强度等性能较好。高熔体流动速率的共混物1(见表3的试样3),流动性能好,采用喷涂加工工艺可以均幻的在化T今空果的内表面上,可作为化中国煤化工动速率的共混黏合强度/(N·mm)物2(CNMHG挤出的加工图3合强度与加工时间、温度的关系艺,可以黏在金属管道、铝塑热水管的外表面上。石化技术与应用第28卷衰42种黏合性树脂共混物的综合性能参考文献:项目共混物1[ 1]Delmonte J. 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Polymer物的断面,PP-g-MAH(20份)与其他聚烯烃共( Korea),1989,13(4):347-52[4]Zhang Dingwen, Zhang Xiangfu. Study on the modification of PC/混后,与金属材料的接触面增大,渗透力增强,有PP/POE )-g-MAH blends[J]. Zhongguo Suliao, 2003,于酸酐与极性物质形成键合力。17(9):11-15.Maleic anhydride grafted polypropylene/polyolefin adhesive resin blendJin Dingming, Wang Hongjun, Duan Hongyi, Liu Min, Sun Shiping, Zhang Xinmin(1. Lanzhou Petrochemical Research Center, Petro China, Lanzhou 730060, China;2. Lanzhou Petrochemical Company, Petro China, Lanzhou 730060, China)Abstract: The polyolefin adhesive resin blends when they were applied on the surface of metallicere prepared by blending maleic anhydride grafted materials. The scanning electron microscopy observapolypropylene(PP-g-MAH)with grafting ratio of tion showed that the blending of PP-g-MAH with3. 5%, polypropylene( PP ), high density polyethy- other polyolefins got PP interface with metal magni-lene, polyolefin elastomer, low density polyethylene fied, penetration power enhanced, and was favorabland polystyrene at screw temperature of 200- for the formation of bond force between anhydride210C, and time of 1-2 min. The results showed and polar substancesthat the adhesion strength of PP-g-MAH wasKey words: maleic anhydride grafted polypropyl-0. 936N/mm, and the adhesion strength of PP-g-ene中国煤化工g; mechanIcMAH/PP( mass ratio 20/80 )was 1. 956 N/mmYHCNMHG