第二章 接枝共聚改性
共同进行辐射。 主链聚合物含有>C=O、>C—Cl 常用辐射源:紫外光 例:
紫外光 ~~~CH2CH~~~~ | ~~~~CH2CH· ~~~~ + CH3C· =O
CH3—C=O
(2)预辐射法——先辐照聚合物,使其产生捕集型自由 基,再用乙烯型单体继续对已辐照过的聚合物进行 处理,得到接枝共聚物。 辐射源:高能量ν射线 作用:① 聚合物无规地失去侧基或氢原子,产生自由基
① 烯烃单体在带有不稳定氢原子的预聚体存在下进行聚合,引发可通过 过氧化物、辐照或加热等方法。
如:
~~~~~CHCH=CHCH~~~~
| H | H CH3 |
+
St
② 在主链上形成过氧化氢基团或其它官能团,然后以此引发单体聚合。
如:
~~~~~~CH2~~~C~~~~
| O—OH
+
St
⑵ 阳离子接枝 :效率较低
第二章 接枝共聚改性
2.1 接枝共聚改性
2.1.1 基本原理 ~~~A~~~A~~~A~~A~~~A~~~ | | | | | B B B B B | | | | | B B B B B | | | | | B B B B B 方法:在反应性大分子存在下,将单体进行自由基、离子加 成或开环聚合。
⑴ 自由基接枝
二、应用
1. 刚性体和弹性体方面的应用
如:苯乙烯-丁二烯接枝共聚物改善PS的冲击性能
PS冲击性能和韧性差
韧性和冲击强度↑
St与PB进行接枝,韧性↑,具较高的冲击强度
2. 增容作用
将接枝共聚物用于物理共混可作为增容剂
3. 医学材料抗凝血的作用
如:在聚醚氨酯(SPEU)上,接枝聚丙烯酰胺,使支链形成长侧链结 构,这种接枝共聚物改善了SPEU的抗凝血性。
荷,属一种高分子电解质。
③ 从官能团距离看,有形成五、六、七元环螯合物的可 能性,为一种螯合剂。
2.2.4 吸水树脂的结构及吸水机理 一、吸水树脂的结构
二、吸水树脂的吸水机理 棉花、纸浆、海绵的吸水量是由于纯物理的毛细管现 象,而对吸水性树脂而言,可由高分子电解质的立体网状结 构来解释。
由代表高分子电解质电荷的吸引力所决定的可动离子浓
高几倍甚至十几倍。 3)改变3种组分之间的比例,按其配料组成的不同, ABS树脂可分为通用型,中抗冲型,高抗冲型,耐低温抗冲 型,耐热型,阻燃型,透明型,耐候型等品种。
2.3.2 发展
1947年,美国橡胶公司,共混法工艺实现了工业化生产 1948年,美国橡胶公司,第一项ABS树脂专利 1954年,美国Borg-Warner公司的Marbon分公司,接枝型 ABS树脂工业化生产“Cycolae” 之后,前西德、法国、英国和日本引进ABS生产技术,相 继建厂,进而开发生产技术,实现工业化生产。 1977年,日本东丽公司开发乳液—本体法 1980年,美国Dow化学公司—本体法 1984年,日本三井东压公司—本体法 以后,乳液接枝—本体SAN掺混法ABS工艺——当今最有 工业实用价值的技术
2000年,我国有8套ABS生产装臵,总生产能力 56.5万t (新增)奇美实业公司镇江厂 兰州 LG 125 50 130
2001年,我国ABS树脂生产能力达74万t
求:1999年,世界需求量,375.2万t 依次亚洲(59.9%),北美洲(17.9%) 西欧 (17.7%)等 我国是世界上最大的消费国 1999年表观消费量 143.3万t 国内产量 12万t(自给率8.3%) 主要进口(台湾,日本,韩国),主要进 口地区为广东省
2.3.4 发展趋势
1. 生产技术发展趋势
⑴乳液接枝——SAN掺混法是工艺最成熟,产品范围最宽, 实用性最强的生产技术,是目前世界范围内 ABS 生产 装臵应用最为广泛的工艺技术。
其中乳液接枝—本体SAN渗混法工艺最有发展前途 优点:① 橡胶用量不受限制,便于生产高抗冲产品 ② 接枝率容易控制,产品性能稳定
现扩展到医用材料、缓释农药、土壤保湿剂、食品干 燥剂、保鲜剂、润滑剂,密封剂和化妆品领域。
2.2.2 高分子吸水树脂的特点及性能
高分子吸水树脂是一类高分子电解质 另外,高分子吸水树脂还具有 缓释作用 吸附作用
吸湿放湿作用
成膜、稳定性好
2.2.3 合成机理 淀粉与单体制造吸水树脂合成机理是一种 自由基型接枝共聚。接枝共聚法、交联法
2.1.4 接枝共聚物研究
对接枝聚合物材料自身的研究
以接枝聚合物作为增容剂,提高相容性应用研究
一、对接枝聚合物材料自身的研究 ——属高分子设计的范畴 通过化学键将具有各种特殊性质的聚合物连结,充分发
挥复合特性,设计出具备高度复合特性的材料。
二、提高相容性的应用研究
——将接枝聚合物作为增容剂进行分子设计,制备高分 子材料 利用接枝聚合物作为增容剂,可自由地控制聚合物共混物 的相容性,宜可大幅度提高聚合物共混物的相容性,又可有
组成:未接枝的的聚合物; 已接枝的聚合物; 单体的自聚物; 混合单体的共聚物
接枝效率=[已接枝单体质量/(已接枝单体质量+接枝单体 均聚物质量)] * 100% 其影响因素:引发剂,聚合物主链结构,单体种类,反应配
比及反应条件等
如:引发剂BPO优于AIBN; C6H5比(CH3)2C· —CN活泼,易夺H
⑶ 阴离子接枝 ① 主链引发 例:~~~~CH2CH==CH==CH~~~~~ + St
②主链偶联
例:活性聚苯乙烯阴离子和带有侧酯基的大分子(甲基 丙烯酸甲酯),甲氧基团被取代生成酮基接枝链。 ⑷ 开环聚合
2.1.2 接枝共聚方法
链转移接枝
化学接枝
辐射接枝
1. 链转移接枝
X
|
X
|
~~~~~CH2—CH~~~~ +R· ~~~~CH2—C· ~~~~~ + RH 或:~~CH2—CH=CH—CH2~~~~ +R· ~~~~CH2—CH=CH—CH· ~~~~ +RH
2.2.6 高吸水树脂的应用
1.个人卫生用品 2.医用材料 3. 低温渗透压脱水片 4.化妆品的添加剂
5. 土壤保水剂
6. 除臭剂,杀菌剂 7. 制作留香材料 8.吸水材料
2.3 ABS树脂
2.3.1 基本概念
——指聚丁二烯橡胶与苯乙烯和丙烯腈的接枝
共聚物。
A:丙烯腈,提供耐化学性和热稳定性 B:丁二烯,提供韧性和抗冲性 S:苯乙烯,赋予刚性和易加工性
③ 调节ABS粉料与SAN粒料混合比例可以生产
多种牌号 ④ 采用本体法生产能耗低
⑵连续本体法生产工艺是一种正在发展中的技术 优点:① 工艺流程短 ② 装臵建设费用低 ③ “三废”量少并能与高抗冲PS、 通用PS、SAN切换生产 ④ 产品性能好
2. 产品发展趋势 其趋势向高性能,多功能的专用树脂发展 方法之一:ABS树脂的合金化——综合性 能大幅度提高 如:与聚碳酸酯(PC),聚对苯二甲酸乙二 醇酯( PET ),对苯二甲酸丁二醇酯( PBT ), 聚氨酯(PU)等工程塑料的合金化。
一、性能与特点 1. 接枝共聚物是单一的化合物,可以发挥每一个组分的特征性质 其形态结构很大程度上依赖于接枝链和主链的体积分数: 浓度较高组分=>连续相
浓度相等时=>相的连续性随样品制作条件变化
2. 接枝共聚物表现出两个不同的玻璃化转变温度 3. 接枝共聚物易和它们的均聚物共混,与其组分聚合物有 较好的相容性
ν辐射 ~~~~~CH2CH2CH2~~~~ ~~~CH2CH· CH2~~~~ ② 主链断裂,产生自由基 CH3 CH3 | ν辐射 | ~~~~CH2—C—CH2~~~~ ~~~~ CH —C· + · CH2~~~~~ | | CH3—O—C=O CH3—O—C=O
2.1.3 接枝共聚物性能与应用
2.3.5 乳液接枝掺混法合成ABS树脂
主干胶 乳合成 苯乙烯、丙烯腈在 主干胶乳上的接枝 接枝胶乳的凝聚、 洗涤、干燥
SAN的合成
SAN 与 接 枝 树 脂粉掺混造粒
中外合资——韩-宁波甬兴化工厂,台湾-镇江
ABS 树脂生产技术综合评价一览表 乳 液 接 枝 项目 聚 合 物 乳液 SAN 掺混 已 落 技术 水平 后, 仍 有 生 产 经 济 效 果 差, 仍 在 生 产 环保 差 淘汰 发展 趋势 差 无 进 一 步 发 展 趋势 较差 在 一 段 时 间 仍 有 发 展 中 发展 中的 方法 最好 前 景 有 待 完善 一般 不会 主要 方法 较差 — 国 外 广 泛 采用 广泛 发展 尚 不 完善 技术 成熟 有专 利 技 术 基 本 过关, 采 用 不多 中 有 待 完善 差 有广 泛应 用的 可能 性 悬浮 掺混 本 体 掺混 乳液接枝掺混法 连 续 本 体 聚 合 法 本体 悬浮 聚合 法 乳液 - 悬 浮聚 合法 乳液 本 体 聚 合 法 乳液 接枝 本体 - 悬 浮联 用法 方法 好
广阔, 成 为
2.3.3 供需现状 供: 1999年,世界生产能力 620.4万 t,依次为亚洲 (60.9%),北美洲(17.1%),西欧(15.7%)等 生产能力依次:中国台湾、韩国、美国、日本 其中,中国为330kt 吉化集团公司,100,乳液接枝—本体掺混法 大庆石化公司,50,乳液接枝—本体掺混法 LG甬兴化工有限公司,50,乳液接枝—本体掺混法 盘锦乙烯工业公司,50,乳液接枝—悬浮掺混法 镇江国亨有限公司,40,乳液接枝—本体掺混法 兰州石化公司,20,乳液接枝—本体掺混法 高桥石化公司,20,乳液接枝—乳液掺混法
度,在树脂的内侧比在外侧更高,因此产生渗透压。
2.2.5 高吸水性树脂的种类和合成方法 1.淀粉与丙烯腈水解产物
2.淀粉与丙烯酸酯的交联产物
3. 羧甲基纤维素系(日开发) 4. 醋酸乙烯与丙烯酸甲酯共聚体的皂化物(日) 5. 聚丙烯腈水解产物 6. 聚丙烯酸钠的交联产物(日)