马来酸酐接枝氯化聚乙烯聚丙烯热塑性弹性体的制备及表征

马来酸酐接枝氯化聚乙烯/聚丙烯热塑性弹性体的制备及表征

陈尔凡1，李晓洋1，马驰1，高艳萍1，吴波1，王素菊2，白岩2、汪晓娟2

1. 辽宁省高分子材料工程技术研究中心（沈阳化工大学），110142；

2. 三橡集团，110148

摘要：以过氧化二异丙苯（DCP）为引发剂，在转矩流变仪中，对氯化聚乙烯/聚丙烯（CM/PP）进行顺丁烯二酸酐（马来酸酐，MAH）熔融接枝制备了热塑性弹性体。考察了DCP用量和MAH用量对其接枝率、力学性能的影响。并用红外光谱、差扫描量热法、热重分析法和电子扫描电镜对其进行组成结构、热行为和形态表征。结果表明：MAH成功接枝到CM/PP热塑性弹性体上。接枝后的CM/PP热塑性弹性体的力学性能和热性能明显改善，当MAH为4份时和DCP用量为3.2份时，接枝率达到0.66%，抗拉强度比未接枝CM/PP提升了78%，达到6.3MPa。

关键词：氯化聚乙烯；聚丙烯；热塑性弹性体；马来酸酐；熔融接枝

Preparation and characterization of CM/PP Thermoplastic Elastomer Grafted

by Anhydride Maleic-Modified

Chen Erfan1, Li Xiaoyang1, Ma Chi1, Gao Yanping1, Wu Bo1, Wang Suju2, Bai Yan2, Wang

Xiaojuan2

(Liaoning Research Center of Engineering & Technology for Polymer Materials, Shenyang University of Chemical Technology, 110142; San Rubber Group, 110148)

Abstract:Chlorinated Polyethylene (CM)/Polypropylene (PP) thermoplastic elastomer was prepared by melt grafting with maleic anhydride (MAH), as DCP is the initiator, in the torque rheometer. The influences of the percent grafting and mechanical properties were studied with the amounts of DCP and MAH. The composition structure, thermal behavior and morphology were characterized by FTIR, DSC, TG and SEM. The results showed that MAH was grafted to PP chain of CM/PP thermoplastic elastomer, and the mechanical properties and thermal performance has been improved significantly. The tensile strength of CM/PP Thermoplastic Elastomer Grafted by Anhydride Maleic-Modified was improved 78% compared with CM/PP which is not grafted, reached to 6.3MPa, as the grafting ratio is 0.66%, which as MAH and DCP are 4phr and 3.2phr respectively.

Key words: Chlorinated Polyethylene; Polypropylene; Dynamic Vulcanization; Maleic Anhydride; Melt Grafting

前言

橡胶型氯化聚乙烯（CM）具有优良的耐候、耐臭氧、耐热老化性等性能，同时其生产原料来源丰富、制造工艺简单，成本低廉，因此CM及其制品广泛应用于电线

沈阳市科技基金（F11-239-1-00）

本文联系人：陈尔凡，男，博士，博士生导师，教授，主要从事高分子复合材料研究。发表论文200余篇，近年来获省部级科技进步奖十项。E-mail：cef5556@

电缆、胶管、防水卷材和阻燃橡胶制品中，是含卤橡胶中最具有发展前景胶种之一。但妨其大规模应用的瓶颈是强度和自粘性，通过改性并用等技术改善其性能成为关键性问题。

而聚丙烯（PP）是一种用途很广的通用塑性高分子材料，具有优良的力学性能，CM和PP并用可以提高力学强度和光泽，但是CM和PP相容性差。以马来酸酐（MAH）接枝到聚合物上是改善聚合物性能，提高聚合物相容性的有效手段之一。

本文通过以过氧化二异丙苯（DCP）为引发剂及交联剂，在转矩流变仪中，对CM/PP进行了马来酸酐熔融接枝，制备了CM/PP热塑性弹性体，并进行详尽的表征。

1 实验部分

1.1 实验原料

氯化聚乙烯（CM），361M，丹东德成化工有限公司；聚丙烯（PP），T30S，辽宁华锦通达化工股份有限公司；炭黑（N550）、过氧化二异丙苯（DCP）、马来酸酐（MAH）、硬脂酸（SA）、邻苯二甲酸二辛脂（DOP）、防老剂RD、二甲苯、丙酮、氢氧化钾、乙醇、盐酸、异丙醇和邻苯二甲酸氢钾均为市售。

1.2 动态硫化与马来酸酐接枝

将转矩流变仪升温至175℃，待温度稳定后加入一定比例的CM与PP，共混3min 使其全部熔融；然后依次加入DOP、SA、防老剂RD及炭黑，共混3min；最后缓慢加入DCP与MAH共混物，熔融接枝10min之后，迅速取出，得接枝样品。

1.3 样品的纯化与红外光谱表征

将1g接枝聚合物样品放入圆底烧瓶中，加入70mL二甲苯140℃加热回流2h，使其充分溶胀，溶液稍冷却后，倒入具有同样体积的丙酮中，沉析、抽滤。并用丙酮55℃回流洗涤两次，每次4h。

将纯化后的样品175℃制片。然后用Nexus470型（美国热电尼高力公司）傅立叶变换红外光谱仪做红外分析。

1.4 接枝率和接枝效率测定

准确称取将纯化后的样品2g左右放入圆底烧瓶中，加入10ml标定后的KOH-乙醇溶液和50ml二甲苯溶液140℃加热回流2小时，使KOH与马来酸酐充分反应。然后将反应液取出冷却至80℃，加入两滴酚酞试剂，迅速用标定好的HCl-异丙醇滴定至无色，并做空白试验。接枝率由以下公式计算：