γ射线辐照聚丙烯接枝改性研究

γ射线辐照聚丙烯接枝改性研究摘要：采用γ预辐射熔融接枝极性单体，对改性聚丙烯(PP)进行机械性能和应用性能方面的研究。

实验证明，在PP分子接枝极性单体后，可以明显提高PP极性，且可以改善PP复合、印刷性能。

关键词：极性聚丙烯；γ辐照；接枝改性；剥离强度；印刷适性中图分类号：TB484．3；TB487文献标识码：A文章编号：1001--3563(2008)10—0019一03Study on Graft Modification ofγ-radiate Polypropylene LIUJin91，LJ Lil-XU Wen-cai 2，LJ Dong—liAbstract：γ-pre-radiated polypropylene was melt-grafted by polar monomer．The mechanical performance and application performance of the modified polypropylene was studied．It was showed that the polarity significantly increased；the compound and printing performance were improved after polypropylene molecules grafting the polar monomer．Key words：polar polypropylene；T-radiation；graft modification；peel strength；printabilityPP是当今世界上最具发展前途的热塑性高分子材料之一。

作为软包装材料，聚丙烯在软包装领域主要用来制造高阻隔性的多层复合膜。

人们在应用流延聚丙烯(CPP)或真空镀铝聚丙烯(VM—CPP)制备软包装材料时发现，用作高温蒸煮袋的复合软包装PP层容易发生离层现象，轻包装袋的真空镀铝层容易发生转移。

产生这些问题的根本原因在于PP原料的极性较低，与金属(或粘结剂)间的附着力较小。

国内外有许多学者[1_3]先后对高极性PP树脂的制备进行了研究，并成功用于汽车保险杠的制造【“，但在国内的印刷包装领域，对聚丙烯进行预辐射接枝改性的制备研究及应用还未见报道。

为此，本课题采用7预辐射[5_6]引发。

熔融接枝极性单体c71的工艺制备高极性PP树脂进行研究。

选用的极性单体是甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)[8]，共单体是苯乙烯(St)[9]。

1实验1．1原料聚丙烯粉料。

甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，苯乙烯(St)。

1010抗氧剂．168抗氧剂，硬脂酸钙。

1．2仪器设备。

(1)高速混合机，GH一10，北京英特塑料机械总厂；(2)同向双螺杆配混挤出机，CTE35，科倍隆科亚(南京)机械有限公司；(3)塑料注射成型机，B．ZT-II，上海三槐包装机械有限公司；(4)接触角测定仪。

JY-82，承德试验机有限责任公司；(5)差示扫描量热仪，DSC-200PC，德国Netzsch公司；(6)电子万能实验仪，WDW，中国科学院长春新试验仪器有限公司。

1．3材料制备1)原料的氮气保护：将PP粉料在高纯Nz下，以IOOL／min的流量吹扫1h。

2)辐照：将排氧后的PP粉料用N：封存，采用40kGy的辐射剂量进行7射线辐照。

3)熔融共混：将辐照后的PP粉料放置24h后。

在N：保护下，与其它原料配混。

在高速混合机中共混3min。

使之混合均匀，配比见表1。

为方便比较，特制备未经辐照、未接枝改性的PP作为0号样品。

样品1中PP粉末，全部为辐照后的；单体用量为1份。

为了提高辐照改性后样品的机械强度，样品2和样品3中，均加入1份未辐照的PP。

其中，样品2中单体用量1份，样品3中单体用量2份。

4)熔融挤出(接枝)：将混匀原料在双螺杆挤出机上熔融挤出，挤出机温度控制见表2。

5)注射成型：按国标在注射机中注射样条，以待测定。

1．4分析方法1)机械性能：参照QB 1956—94、GB／T 10003—1996、GB／T 16958—1997、GB／T 12026—2000、QB／T 1125--2000。

2)接触角：测定水和PP材料之间的接触角，检测PP改性后的极性提高效果。

3)DSC：测定改性PP的重结晶温度和熔融温度。

4)剥离试验：参照GB 8808—88，将厚度为2ram的PP片材与预涂膜(透明胶带)复合，模拟复合过程，进行剥离实验，测定其平均剥离力的大小，检测PP极性提高后对其复合性能的改善情况。

5)印刷适性：参照GB／T 13217．7—91，通过检测PP材料上墨迹被胶带粘下的程度．检测PP极性提高后在印刷中应用性能的改善情况。

2结果与讨论2．1预辐射接枝对聚丙烯机械性能的影响改性PP的物理性能测试结果见表3。

由表3可知，改性后的PP与未改性PP相比。

物理性能均有所下降。

但根据相应国家标准对聚丙烯薄膜的要求，改性后PP机械性能的下降均在应用允许范畴。

样品1各项机械性能均下降显著，说明辐照使得聚丙烯的机械性能下降。

因为在辐照过程中，高能射线会诱发聚丙烯的降解。

使其结构和性能相应的发生一些改变。

由于加入部分未辐照的聚丙烯原料，样品2与样品1相比，机械性能有所提高。

尤其是断裂伸长率指标。

样品3中极性单体用量是样品1和2的2倍，由于有较多的单体接枝在PP主链上，材料的拉伸强度较样品1和2均有所提高。

但极性高，韧性也便随之下降，明显反映在断裂伸长率和悬臂梁冲击强度上。

2．2预辐射接枝对聚丙烯极性的影响在PP片材上滴一滴去离子水，用接触角测定仪观测水滴与PP材料之间的接触角度数。

每个样品进行5次这样的测量，最后求取算数平均值，结果见表4。

由表4看出，改性后PP与水的接触角均比未改性PP的小，说明水滴在PP材料上铺展的程度比原先好，也就是说，改性后PP的极性都有所提高。

根据实验数据表明，样品3改性效果更加明显。

2．3预辐射改性PP的DSC分析从改性PP片材上截取大约7mg用于进行DSC实验分析。

实验设计由室温以20"C／min的速度升温到230"C，恒温保持10min，以消除热历史；再以IOE：／rain的速度降温到一50"C(重结晶)，恒温保持10rain；再以IO'C／rain的速度升温到230℃(熔融温度)，结束实验。

差式扫描量热图谱见图I。

可以得到改性PP的重结晶温度和熔融温度，结果见表5。

由表5可知，改性后PP比未改性PP的重结晶温度稍有提高，但熔融温度却均有所降低。

主要原因在于PP分子链接枝极性单体后，熔融态冷却时，这些极性单体链段起到异相成核作用，在较高温度下诱发聚丙烯结晶；而极性单体的引入也破坏了聚丙烯的规整性，使聚丙烯结晶能力下降，结晶度降低，熔融温度下降。

3应用性能研究3．1改性PP的复合性能检测由于实验室的实验条件不具备制备PP复合膜的条件。

参照GB8808--88，用此改进方法来反应PP片材的复合性能。

将宽的透明胶带平行粘于改性后的PP薄板上，再将透明胶带裁成标准宽度(1．5em)。

每个PP片材制备5个样条。

即对同一块改性PP测试5次，最后求取平均值，结果见表6。

为避免人为因素的影响，选取原宽度即为1．5cm的透明胶带进行剥离实验。

每个PP片材制备5个样条，即对同一块改性PP测试5次，求取平均值，结果见表7。

由表6、7可知，改性PP与透明胶带复合后的剥离力明显增大，且从样品1到样品3依次增加。

说明极性单体添加量越大，改性后的PP极性提高越多，所以样品3的改性效果相对最好。

聚丙烯的极性提高以后，制备的复合膜的剥离力明显提高，说明聚丙烯的预辐射接枝改性利于复合薄嗅性能改善。

3．2改性PP的印刷适性检测按照GB／T 13217．1—91，将PP材料放于橡皮垫上，用丝棒将油墨涂在PP片材上。

放置24h后，用3M胶带粘贴在油墨印刷面．在胶带压滚机上往返滚压3次。

放置5rain．用力均匀地将胶带揭开。

分别选取8个位置作为样本，用宽20ram的半透明毫米格纸覆盖在被揭部分。

分别数出油墨层所占的格数和被揭去的油墨层所占格数，按下式计算：式中：A--油墨附着牢度；A1一油墨层的格数；A2一被揭去的油墨层的格数。

计算结果见表8。

由表8可知，改性后PP对于油墨的附着牢度与未改性相比大大提高，且由样品1至样品3依次增强。

说明改性后PP的极性有很大的提高，样品3由于采用双倍极性单体配方，其改性效果更佳，在印刷方面应用的性能改善情况相对最好。

4结束语1)用极性单体预辐射接枝改性聚丙烯。

可提高PP极性。

2)预辐射接枝改性后重结晶温度上升，熔融温度下降。

3)预辐射改性聚丙烯使PP机械性能下降，但均在应用标准范围内。

若在原料中。

加入一定量未辐照的PP。

可减小因辐照改性而导致的机械性能下降程度。

4)加入的单体量越多，改性后聚丙烯极性提高也越多，且复合、印刷等应用性能方面的改善情况也越好。

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