馬來(lái)酸二甲基乙醇胺酯接枝PP的制備

1、 畢業(yè)論文摘 要聚丙烯（PP）作為一種應(yīng)用極為廣泛的通用樹(shù)脂，以其密度小，強(qiáng)度高，耐熱性和絕緣性?xún)?yōu)良等特點(diǎn)，已成為極具發(fā)展前景的塑料。為了使聚丙烯的性能更優(yōu)良，通常會(huì)對(duì)聚丙烯進(jìn)行改性。本實(shí)驗(yàn)就是研究制備馬來(lái)酸二甲基乙醇胺酯并接枝到聚丙烯上，通過(guò)引入親水性基團(tuán)的方法，賦予PP極性，實(shí)現(xiàn)對(duì)PP親水性的改善。本文著重討論了馬來(lái)酸二甲基乙醇胺酯的制備與其接枝PP的方法及表征。酯的合成過(guò)程中，分析比較不同的實(shí)驗(yàn)條件下合成路線的可行性和初始物料的轉(zhuǎn)化率，找出最佳方案后制備接枝PP并計(jì)算產(chǎn)率；之后采用熔融接枝的方法將產(chǎn)物與 PP共聚，接枝單體用量為PP重量的5%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在MAH和DMEA摩爾比為1:

2、3時(shí)，通過(guò)加少量硫酸催化并持續(xù)抽真空的方法制得的馬來(lái)酸二甲基乙醇胺雙酯產(chǎn)率可以達(dá)到71.67%，然后用密煉機(jī)將產(chǎn)物熔融接枝到PP上，制備得到接枝率為5.151%的接枝聚丙烯，對(duì)終產(chǎn)物進(jìn)行紅外表征和親水性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)接枝PP較純PP而言親水性大大提高。關(guān)鍵詞: 聚丙烯 馬來(lái)酸酐 二甲基乙醇胺 親水性Title Preparation of maleic acid dimethyl ethanolamine ester grafted polypropylene AbstractAs a general-purpose resins used widely, polypropylene has be

3、come a very promising plastic with its low density, high strength, heat resistance and excellent insulation characteristics. In order to make the better performance, polypropylene usually be modified. This experiment researches preparation of maleic acid dimethyl ethanolamine ester, and it is grafte

4、d to polypropylene. By introducing the hydrophilic group, the method gives PP polarity and improve the hydrophilicity of it. This article focuses on the preparation of maleic acid dimethyl ethanolamine ester, the methods of graft polypropylene and its characterization. In the synthetic process of es

5、ter, we find the best solution and calculate the yield of grafted PP by analyzing feasibility of the synthetic routes in different experimental conditions and the conversion rate of starting material. Then we copolymerisate PP with previous product by melt grafting. The graft monomer occupies an amo

6、unt of 5% of PP by weight.The experimental results showed that production rate of maleic acid dimethyl ethanolamine diester can reaches 71.67% by adding a small amount of sulfuric acid as catalyst and vacuum continuously in the MAH and DMEA molar ratio of 1:3.When the product was grafted to the PP w

7、ith a mixer, we prepare grafted polypropylene with the graft degree of 5.151%. By FTIR and the hydrophily test, we found that compared with pure PP the grafted PP was greatly improved in hydrophiliy.Key words: Polypropylene maleic anhydride dimethylethanolamine hydrophily目 錄1 引言11.1 聚丙烯的親水改性方法21.1.1

8、 接枝改性法21.1.2 本體改性法21.1.3 表面處理法21.1.4 共混法21.1.5 表面吸附法31.2 馬來(lái)酸酐接枝PP的改性31.2.1 馬來(lái)酸酐的簡(jiǎn)介31.2.2 馬來(lái)酸酐接枝改性PP31.2.3 MPP的應(yīng)用31.3 馬來(lái)酸酐與N、N -二甲基乙醇胺的酯化反應(yīng)41.3.1 N、N -二甲基乙醇胺的簡(jiǎn)介41.3.2 MAH與DMEA的酯化反應(yīng)41.4 PP接枝改性技術(shù)的方法51.4.1 溶液接枝法51.4.2 熔融接枝法51.4.3 懸浮接枝法51.4.4 固相接枝法51.4.5 輻射接枝法51.5 本課題研究的內(nèi)容和意義62 實(shí)驗(yàn)部分72.1 實(shí)驗(yàn)原料72.2 實(shí)驗(yàn)儀器82.3

9、 實(shí)驗(yàn)操作82.3.1 馬來(lái)酸二甲基乙醇胺酯的制備82.3.2 馬來(lái)酸二甲基乙醇胺酯接枝PP的制備122.3.3 接枝PP的熱壓片的制備132.3.4 紅外測(cè)試的預(yù)準(zhǔn)備142.3.5 接枝率計(jì)算的預(yù)準(zhǔn)備153 結(jié)果與討論163.1 現(xiàn)象討論163.1.1 方案一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及討論163.1.2 方案二實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及討論173.1.3 方案三實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及討論193.1.4 方案四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及討論203.1.5 最佳方案203.2 紅外分析203.2.1 馬來(lái)酸酐的紅外分析203.2.2 馬來(lái)酸二甲基乙醇胺酯的紅外223.2.3 馬來(lái)酸二甲基乙醇胺酯接枝PP的紅外233.3 酯化率計(jì)算233.4 接枝率計(jì)算2

10、43.5 親水性測(cè)試24結(jié) 論26致 謝27參 考 文 獻(xiàn)28II1 引言 聚丙烯，英文名Polypropylene（PP），該材料是世界上第三大通用塑料，是一種結(jié)構(gòu)規(guī)整的結(jié)晶性聚合物，以密度小、強(qiáng)度高、耐熱性能好、電絕緣性高、易加工且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，而成為最具發(fā)展前景的熱塑性塑料之一，在電子、電器、包裝及建材等方面均有非常廣泛的應(yīng)用。但由于聚丙烯是非極性的聚合物，它的結(jié)晶性、親水性、染色性、抗靜電性和粘結(jié)性并不理想，且難以與極性聚合物、無(wú)機(jī)填料共混，這些缺點(diǎn)都在某些方面限制了它的用途的拓展。為了克服上述缺點(diǎn)，近幾年來(lái)關(guān)于聚丙烯的化學(xué)改性，使其工程化和精細(xì)化的研究非?；钴S。表1 聚丙烯的一般性

11、能性能數(shù)據(jù)性能數(shù)據(jù)相對(duì)密度吸水率/成型收縮率/拉伸強(qiáng)度/MPa斷裂伸長(zhǎng)率/彎曲強(qiáng)度/MPa壓縮強(qiáng)度/MPa缺口沖擊強(qiáng)度/（kJ/m2）洛氏硬度（R）摩擦系數(shù)0.890.910.0112.5292007005058.8450.510801100.51熱變形溫度（1.82MPa）/脆化溫度/線膨脹系數(shù)/×10-5K-1熱導(dǎo)率/W/（m·K）體積電阻率/·cm介電常數(shù)（106Hz）介電損耗角正切值（106Hz）介電強(qiáng)度/（kV/mm）耐電弧/s氧指數(shù)/102-886100.150.2410192.150.000824.618518 對(duì)PP表面進(jìn)行改性以提高PP的表面活性

12、，這其中接枝改性方法是種較有效 的方法1，該方法除了可保留PP原有的性能外，還可以獲得本體所不具備的性能。對(duì)PP進(jìn)行接枝，在非極性的分子鏈上，我們引入極性或功能性的側(cè)基，極大地改善PP與其他材料的相容性，既改善了PP的功能性又可改善它的機(jī)械性能，從而大大拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。聚丙烯纖維也稱(chēng)丙綸，由于其彈性好，強(qiáng)度高，不易起球，且丙烯來(lái)源易獲取，具有廣闊的應(yīng)用前景，但PP分子結(jié)構(gòu)中沒(méi)有親水基，使一些印墨，涂覆劑等不能充分潤(rùn)濕到PP的表面，導(dǎo)致著色或印染困難。此外，PP的表面能低，與極性聚合物、填料等的相容性差2。因此，對(duì)聚丙烯進(jìn)行親水性和相容性的改性，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用有著非常重要的研究?jī)r(jià)值和意義。1.1

13、 聚丙烯的親水改性方法1.1.1 接枝改性法通過(guò)引入極性官能團(tuán)到非極性聚合物分子鏈上，是聚合物表面能夠長(zhǎng)出有特殊性能的接枝層，這種改性方法主要包括光引發(fā)法、化學(xué)試劑引發(fā)法和等離子體輻射法。光引發(fā)法是利用光還原將引發(fā)基團(tuán)引入某材料表面3,4，然后把該材料放入單體溶液中，在光下進(jìn)行聚合?；瘜W(xué)試劑引發(fā)法通常是運(yùn)用表面吸附法，使PP微孔膜的表面覆蓋上引發(fā)劑，再將其侵入到某種溶液中在一定的溫度下發(fā)生接枝反應(yīng)。此外，采用等離子體技術(shù)處理PP的表面，再進(jìn)行接枝改性的方法目前也被大量研究。1.1.2 本體改性法在本體聚合中加入有親水性或是極性的單體來(lái)實(shí)現(xiàn)改性目的5。BASF等公司已生產(chǎn)出茂金屬PP用于纖維領(lǐng)域

14、，得到的產(chǎn)品密度小，吸濕透氣性顯著增強(qiáng)。1.1.3 表面處理法表面處理法主要有等離子體表面處理法和化學(xué)氧化處理法。等離子體改性既能夠保持本體的性能，還能明顯改善材料表面性質(zhì)。等離子體的相關(guān)性質(zhì)會(huì)直接影響材料的改性效果6。處理時(shí)將PP材料置于非聚合性的氣體等離子體中，我們可以利用等離子體中的活性離子轟擊PP表面，使其表面的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，引入極性基團(tuán)來(lái)增強(qiáng)親水性?；瘜W(xué)氧化處理是用氧化性試劑或氣體進(jìn)行處理，增加PP表面的粗糙度，提高其表面極性來(lái)達(dá)到增強(qiáng)親水性的目的。1.1.4 共混法利用不同聚合物的性質(zhì)上的差異，依其互補(bǔ)性和協(xié)同性來(lái)改善材料的性質(zhì)。在實(shí)施過(guò)程中，助劑的選擇和實(shí)驗(yàn)的工藝條件，如共混

15、的溫度和時(shí)間，都會(huì)對(duì)PP的親水性改善有很大的影響7。由于共混法技術(shù)靈活性大，成本低，它已經(jīng)成為PP改性工業(yè)中普遍采用的手段之一。 1.1.5 表面吸附法 該方法通過(guò)物理吸附親水性物質(zhì)到PP微孔膜表面，以此提高聚丙烯膜的親水性8。1.2 馬來(lái)酸酐接枝PP的改性1.2.1 馬來(lái)酸酐的簡(jiǎn)介馬來(lái)酸酐，英文名Maleic anhydride（MAH），簡(jiǎn)稱(chēng)順酐，室溫下為有酸味的白色固體，是一種常用的重要有機(jī)化工原料，是世界上僅次于醋酐和苯酐的第三大的酸酐原料。主要用于生產(chǎn)不飽和聚酯樹(shù)脂，同時(shí)也是生產(chǎn)增塑劑、油墨助劑、造紙助劑、酒石酸、四氫呋喃等的有機(jī)化工原料。其下游產(chǎn)品有著相當(dāng)廣泛的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景，是制

16、造汽車(chē)、船舶部件，耐腐蝕化工設(shè)備和日用品的原料。是生產(chǎn)潤(rùn)滑油的添加劑、農(nóng)藥、涂料、食品添加劑等的重要中間體。用MAH接枝PP是PP改性中很常用的方法，很多科研人員對(duì)此作了大量研究。PP大分子通過(guò)MAH的接枝帶上了酸酐基9。酸酐基賦予了接枝物反應(yīng)功能性與強(qiáng)的極性，故MPP與其他極性物質(zhì)能表現(xiàn)出良好的相容性，架起PP與一些極性物質(zhì)的連接橋梁，在復(fù)合材料、涂料等領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。1.2.2 馬來(lái)酸酐接枝改性PP馬來(lái)酸酐接枝改性PP的常用方法有熔融接枝、固相接枝、溶液接枝等10。溶液接枝需要使用大量的溶劑，聚合物的分離及溶劑的回收過(guò)程都很麻煩，費(fèi)用高，污染重。熔融接枝法的反應(yīng)操作很簡(jiǎn)單，不需回收溶

17、劑，比較容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。目前對(duì)于如何提高M(jìn)AH的接枝率11、降低反應(yīng)擠出過(guò)程中PP的降解等問(wèn)題，大量學(xué)者做出了很多研究，實(shí)驗(yàn)表明MAH接枝PP時(shí)，共聚單體苯乙烯對(duì)解決該問(wèn)題非常有效。1.2.3 MPP的應(yīng)用1.2.3.1 在PP合金中的應(yīng)用 MPP是PP/尼龍合金的優(yōu)良的相容劑。MPP與尼龍發(fā)生反應(yīng)形成接枝物，可以增容尼龍和PP。30:75的MPP/尼龍合金中，接枝共聚物主要會(huì)集中在界面層,以510 nm的厚包覆分散相。MPP/尼龍的優(yōu)異力學(xué)性能是由于該增容界面層改進(jìn)了界面粘合的效果12,13。1.2.3.2 在PP復(fù)合和填充材料中的應(yīng)用 填料的加入可改進(jìn)PP的性能，降低生產(chǎn)成本。使用MP

18、P可以大大提高PP對(duì)填料表面的親和能力，利于填料的分散14。有研究表明，MPP加入CaCO3/PP中能夠改進(jìn)界面粘合作用，減少蠕變屈服與蠕變速率。界面粘合的改進(jìn)也會(huì)使拉伸屈服應(yīng)力，特別是高溫下的屈服應(yīng)力得到顯著提高。在CaCO3/PP復(fù)合材料中，加入MPP可以提高模量，這是由于MPP可使PP的結(jié)晶度增大，從而導(dǎo)致PP的本體模量增大的結(jié)果。1.2.3.3 在粘合劑和涂料上的應(yīng)用MPP可作為新型的高分子粘合劑使用，MPP粘合劑廣泛用于食品、醫(yī)藥包裝復(fù)合薄膜，解決了多年來(lái)粘合劑有毒性和不耐高溫蒸煮的問(wèn)題。采用MPP作為粘合層，可制備PP與其他聚合物膜、金屬鋁箔的多層復(fù)合膜15,16。用磺化MPP制成

19、的耐水性涂料，在涂覆時(shí)無(wú)需對(duì)PP制品進(jìn)行表面的預(yù)處理。將MPP進(jìn)行氯化并與聚氨酯混合后，得到的涂料涂覆在PP制品上有很好的耐水性和粘接性。用MAH 接枝無(wú)規(guī)PP，然后與環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑制成的防銹底漆，有良好的附著力和防銹性能，可用于鍍鋅鋼板，是鍍鋅鋼板的理想涂料。1.3 馬來(lái)酸酐與N、N -二甲基乙醇胺的酯化反應(yīng)1.3.1 N、N -二甲基乙醇胺的簡(jiǎn)介N、N -二甲基乙醇胺( DMEA)是一種淡黃色的液體，比重為0.8896，沸點(diǎn)為134.6，有氨味，能與水，醚，酮和苯混溶，是一種親水又親油的物質(zhì)，因而它是一種優(yōu)良的乳化助劑。DMEA的用途十分廣泛，可以作為水溶性涂料的溶化劑17，織物的柔軟劑

20、，環(huán)氧樹(shù)脂低溫聚合的促進(jìn)劑及固化劑，聚氨酯泡沫塑料的發(fā)泡劑，N、N -二甲基乙醇胺與丙烯酸酯互混作為浮液涂料的堿性穩(wěn)定劑，與甲基丙烯酸酯反應(yīng)的產(chǎn)物可作為燃油的分散劑，同時(shí)也可用于藥物和陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的合成18。以N、N -二甲基乙醇胺作為原料生產(chǎn)出的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺可作為飲用水的絮凝劑和澄清劑。總而言之它是一種結(jié)構(gòu)優(yōu)良、性能突出、用途廣泛的化合物?，F(xiàn)在生產(chǎn)二甲基乙醇胺的方法主要有兩種，一是用環(huán)氧乙烷和二甲胺反應(yīng)，反應(yīng)要在較高壓力下進(jìn)行，二是用氯乙醇和二甲胺反應(yīng)。但兩種方法的副產(chǎn)物都較多，故產(chǎn)品的收率低19。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，DMEA的生產(chǎn)和應(yīng)用十分廣泛。而在我國(guó)20世紀(jì)80年代末期，DMEA才

21、開(kāi)始開(kāi)發(fā)，國(guó)內(nèi)該產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家不多，大都集中在江蘇，生產(chǎn)能力比較小且產(chǎn)率低。1.3.2 MAH與DMEA的酯化反應(yīng) N、N -二甲基乙醇胺是雙官能團(tuán)的化合物，可以與馬來(lái)酸酐發(fā)生酯化和酰胺化反應(yīng)。DMEA和MAH的單?；漠a(chǎn)物中的羧基酰化性降低（離去基變成了OH-），在100以下的溫度，基本不會(huì)形成馬來(lái)酸酐的雙?；a(chǎn)物20。此外，馬來(lái)酸酐及其衍生物難以均聚，故在兩者進(jìn)行酯化時(shí)不需要添加阻聚劑。 為了提高酯化反應(yīng)所占比例，我們應(yīng)該采取措施抑制酰胺化反應(yīng)21。提高體系的酸性，從而使胺基或羰基質(zhì)子化是有效的措施。在它們的酰化反應(yīng)時(shí)，選用丙酸酸化不僅能起到中和劑和分散介質(zhì)的作用22,而且還能抑制酰胺化反

22、應(yīng)。選對(duì)甲苯磺酸作催化劑，可進(jìn)一步提高酯化率，增加產(chǎn)物中殘余的氨基含量23。為了達(dá)到消除在酯化反應(yīng)中未反應(yīng)的DMEA的目的，可以適當(dāng)提高M(jìn)AH的投料比，使酯化產(chǎn)物中不含未反應(yīng)的乙醇胺。1.4 PP接枝改性技術(shù)的方法1.4.1 溶液接枝法PP的溶液接枝法采用的溶劑常為為甲苯、 二甲苯等有機(jī)溶劑24。該方法的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)的溫度較低（100140 ），副反應(yīng)物少，產(chǎn)物純度高，PP降解的程度低，進(jìn)而接枝率較高。缺點(diǎn)是該方法所用的溶劑量大，接枝產(chǎn)物必須從溶劑中分離并干燥。過(guò)程繁雜而且溶劑毒性大，操作費(fèi)用高，污染嚴(yán)重。但是對(duì)于實(shí)驗(yàn)室研究來(lái)說(shuō)，該方法簡(jiǎn)便易行，仍有一定的應(yīng)用價(jià)值。1.4.2 熔融接枝法熔融接枝

23、法（也可稱(chēng)反應(yīng)擠出法）是指聚烯烴在熔融態(tài)下（180230 ），與要接枝的單體和助劑在一定的條件下加入擠出機(jī)進(jìn)行熔融接枝的反應(yīng)。該方法始于20世紀(jì)75年代，是當(dāng)今一種較為成熟的工業(yè)方法。該法不需額外投資增添專(zhuān)用設(shè)備，利用雙螺桿擠出機(jī)就可實(shí)施接枝，并能穩(wěn)態(tài)控制達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較低25。目前市場(chǎng)上的PP改性產(chǎn)品多是按這種方法生產(chǎn)的。熔融法具有反應(yīng)時(shí)間短，設(shè)備簡(jiǎn)單，接枝效果好，可連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)26。缺點(diǎn)是反應(yīng)的溫度高，會(huì)使副反應(yīng)（交聯(lián)或降解）嚴(yán)重，對(duì)產(chǎn)品的材料性能有很大的負(fù)面影響，對(duì)揮發(fā)性的單體也不太適用。1.4.3 懸浮接枝法懸浮接枝法是20世紀(jì)90年代才發(fā)展起來(lái)的一種接枝方法，該法是將PP

24、顆粒與單體、引發(fā)劑一起在水相中反應(yīng)。反應(yīng)前先將PP與單體接觸一定的時(shí)間，然后升溫進(jìn)行反應(yīng)27。該法不僅具有溶液接枝法的反應(yīng)溫度低、PP降解程度低、工藝及設(shè)備簡(jiǎn)單、反應(yīng)易控制等優(yōu)點(diǎn)，而且后處理很簡(jiǎn)單。1.4.4 固相接枝法固相法是將PP粉末直接與單體、引發(fā)劑及其他適當(dāng)?shù)闹鷦┙佑|反應(yīng)28。反應(yīng)溫度通常控制在聚烯烴的軟化點(diǎn)（100130 ）下，常壓進(jìn)行反應(yīng)。其優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間短，PP降解少，接枝率高，不使用溶劑或是用少量有機(jī)溶劑作為界面劑，溶劑能夠被PP表面吸收，后處理簡(jiǎn)單，成本低。缺點(diǎn)是產(chǎn)品可能會(huì)出現(xiàn)接枝不均勻，性能下降的現(xiàn)象29。1.4.5 輻射接枝法輻射接枝是用高能射線照射聚合物，產(chǎn)生自由基，然

25、后這些自由基與接枝單體反應(yīng)從而生成共聚物30。與傳統(tǒng)的方法相比主要有4個(gè)特點(diǎn)：（1）能夠完成一般的高分子化學(xué)合成法難以進(jìn)行的接枝反應(yīng)，比如常規(guī)的化學(xué)引發(fā)難以在固態(tài)纖維中形成均勻的引發(fā)點(diǎn)，但-射線輻射的穿透力強(qiáng)31，能在整個(gè)固態(tài)纖維中形成均勻自由基。（2）-射線可以被某些物質(zhì)非選擇性吸收，故利用紫外輻射引發(fā)接枝聚合的應(yīng)用十分廣泛。（3）操作簡(jiǎn)單易行，我們可以通過(guò)調(diào)整射線的輻照劑量、接枝聚合單體的濃度和向基材溶脹的深度來(lái)控制反應(yīng)程度32。（4）輻射接枝共聚是由射線引發(fā)的，沒(méi)有引發(fā)劑33，得到的是清潔安全的接枝共聚物，并且還起到了消毒的作用。1.5 本課題研究的內(nèi)容和意義將MAH接枝到PP上，改善了

26、PP的性能并拓寬了其應(yīng)用范圍，促進(jìn)了PP的進(jìn)一步發(fā)展。本實(shí)驗(yàn)要在之前大量研究的PP-g-MAH的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，先用N、N -二甲基乙醇胺和馬來(lái)酸酐反應(yīng)生成雙酯，再將合成的雙酯和聚丙烯接枝共聚，以此提高PP的親水性和與其他物質(zhì)共聚時(shí)的相容性。目前熔融接枝技術(shù)較為成熟和完善，并能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，而其他接枝方法基本上未工業(yè)化。故共聚時(shí)采用熔融接枝的方法。選取合適的加工設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后對(duì)得到的共聚物進(jìn)行表征，主要進(jìn)行紅外光譜和親水性的檢測(cè)，通過(guò)存在的官能團(tuán)，以判斷是否發(fā)生了共聚反應(yīng)；通過(guò)親水性測(cè)試探究對(duì)PP的改性程度。本次試驗(yàn)所研究的主要內(nèi)容就是制備馬來(lái)酸二甲基乙醇胺酯增強(qiáng)聚丙烯的材料，

27、并通過(guò)測(cè)試接枝前后PP的性能，比較分析改性的效果。希望該方法可以更大程度地改善PP的結(jié)構(gòu)，改善PP的親水性和與其他物質(zhì)共聚時(shí)的相容性，大大拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)不僅可以熟悉一些基本操作，鞏固酯化反應(yīng)和熔融接枝共聚反應(yīng)的相關(guān)知識(shí)，更讓我們對(duì)馬來(lái)酸二甲基乙醇胺酯從制備、改性PP、性能檢測(cè)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)和了解，并對(duì)一些聚合物表征分析手段的原理、方法做到掌握。2 實(shí)驗(yàn)部分2.1 實(shí)驗(yàn)原料試劑 品級(jí) 生產(chǎn)廠家N、N -二甲基乙醇胺 分析純 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司馬來(lái)酸酐 分析純 天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所無(wú)水碳酸鈉 分析純 天津市博迪化工有限公司甲苯 分析純 煙臺(tái)市雙雙化工有限公司二甲苯 分

28、析純 天津市德恩試劑有限公司二甲基亞砜 分析純 天津市德恩試劑有限公司四氫呋喃 分析純 天津市德恩試劑有限公司無(wú)水乙醇 分析純 煙臺(tái)市雙雙化工有限公司氫氧化鈉 分析純 天津市天大化工實(shí)驗(yàn)廠硫酸 分析純 洛陽(yáng)昊華化學(xué)試劑有限公司鹽酸 分析純 洛陽(yáng)市化學(xué)試劑廠丙酮 分析純 洛陽(yáng)市化學(xué)試劑廠聚丙烯（PP） T30S 蘭州石化分公司過(guò)氧化二苯甲酰 分析純 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司抗氧劑1010 分析純 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司表2 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器表3儀器設(shè)備 生產(chǎn)廠家電熱鼓風(fēng)干燥箱101-2A型 北京中興偉業(yè)儀器有限公司電動(dòng)攪拌器 金壇市中大儀器廠控溫電熱套KDM型 甄城華魯電熱儀器有限公司

29、電熱恒溫水浴鍋 北京市永光明醫(yī)療儀器廠集熱式恒溫加熱磁力攪拌器DF-101S 鞏義市英峪儀器廠通風(fēng)柜Y7-1500 河南鄭州瑞科實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司循環(huán)水式多用真空泵SHZ-D 北京中興偉業(yè)儀器有限公司臺(tái)式低速自動(dòng)平衡離心機(jī)TDZ5-WS 長(zhǎng)沙市湘智離心機(jī)儀器有限公司電子天平 常熟市金羊砝碼儀器有限公司微型密煉機(jī) SU-75  常州蘇研科技有限公司平板硫化機(jī)XLB-400x400 武漢昌盛輕工機(jī)械設(shè)備廠傅立葉變換紅外光譜儀IRPESTIGE-21 日本島津公司真空干燥器DZF-6050 鄭州南北儀器設(shè)備有限公司2.3 實(shí)驗(yàn)操作2.3.1 馬來(lái)酸二甲基乙醇胺酯的制備2.3.1.

30、1 方案一實(shí)驗(yàn)原理：將MAH和過(guò)量的DMEA在濃硫酸的催化作用下，加甲苯回流，反應(yīng)生成雙酯后加適量的無(wú)水Na2CO3，中和之前加入的濃硫酸，最后產(chǎn)物中遺留下來(lái)的Na2SO4用水洗去，再減壓蒸餾除去多余的DMEA和溶劑甲苯，通風(fēng)烘干得終產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)步驟：1）用電子天平稱(chēng)取0.2mol(19.62g)的馬來(lái)酸酐，倒入研缽中研成粉末。2）用量筒取80mL的二甲基乙醇胺，倒入250mL的燒杯中，將燒杯移入恒溫水浴鍋中，溫度設(shè)置為75，用電動(dòng)攪拌器攪拌，攪拌的同時(shí)緩慢的加入研磨好的馬來(lái)酸酐，待完全溶解后倒入三口燒瓶中。75的條件下水浴反應(yīng)4h，結(jié)束后冷卻至室溫。3）取0.2mol的濃H2SO4加入三口燒瓶

31、中，攪拌均勻后測(cè)體系的pH約為67。加入50mL的甲苯作為溶劑，將三口燒瓶轉(zhuǎn)入加熱套中，接冷凝管，連分水器，升溫至110，在該條件下回流4h，然后冷卻至室溫。4）稱(chēng)取0.2mol的無(wú)水Na2CO3，研成粉末并加入燒瓶中，并在110下回流2h。5）用真空泵，將燒瓶中的反應(yīng)物趁熱抽濾，除去溶劑甲苯。6）將布氏漏斗上余下的物質(zhì)轉(zhuǎn)移入燒杯中，加入適量的蒸餾水多洗幾遍也轉(zhuǎn)移至燒杯中，攪拌均勻后倒入分液漏斗中，靜止后分離取上層液體。7）在真空度為-0.095MPa下，分別取適量的蒸餾水和DMEA于單口燒瓶中，并置于恒溫水浴鍋中，測(cè)其在該真空度下的沸點(diǎn)，得到，室溫下（28）水即可沸騰，DMEA的沸點(diǎn)則為55

32、。8）將6）中的上層液體移入250mL的燒瓶中，在30下抽真空，減壓蒸餾2h，緩慢升溫至55再減壓蒸餾，直至抽濾瓶中無(wú)液體滴下。9）將燒瓶中的產(chǎn)物倒出，置于燒杯中，放置在通風(fēng)櫥中通風(fēng)4h后轉(zhuǎn)移至烘箱繼續(xù)烘干4h得到終產(chǎn)物。2.3.1.2 方案二實(shí)驗(yàn)原理： 用MAH和過(guò)量的DMEA，加少量的濃硫酸催化，用真空泵在-0.097MPa，40下減壓蒸餾抽水促進(jìn)反應(yīng)生成單酯，再逐步升高溫度至56，減壓蒸餾抽DMEA促進(jìn)雙酯化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后析出的白色固體馬來(lái)酸，用丙酮洗滌多次，移入離心管內(nèi)分離除去，通風(fēng)烘干后得終產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)步驟：1）用電子天平稱(chēng)取0.3mol的馬來(lái)酸酐，倒入研缽中研成粉末。2）用量筒取9

33、0mL的DMEA，倒入250mL的燒杯中，將燒杯移入恒溫水浴鍋中，溫度設(shè)置為75，用電動(dòng)攪拌器攪拌，攪拌的同時(shí)緩慢的加入研磨好的馬來(lái)酸酐，待完全溶解后倒入三口燒瓶中。75的條件下水浴攪拌，反應(yīng)4h，結(jié)束后冷卻至室溫。緩慢加入1.5mL的濃硫酸，期間控制溫度不要過(guò)高。3）將燒瓶中放入轉(zhuǎn)子，并置于恒溫加熱磁力攪拌器中，將溫度調(diào)為40，抽真空4h，再逐步升溫至55，抽真空4h。最后緩慢升溫至110，保證該溫度下抽真空1h。4）將燒瓶中的產(chǎn)物倒出，置于燒杯中，放置在通風(fēng)櫥中通風(fēng)4h后轉(zhuǎn)移至烘箱繼續(xù)烘干4h得到終產(chǎn)物。2.3.1.3 方案三實(shí)驗(yàn)原理：先將DMEA和鹽酸反應(yīng)生成銨鹽，再將馬來(lái)酸酐加入75的

34、銨鹽溶液 ，可以有效避免馬來(lái)酸酐的升華問(wèn)題，提高馬來(lái)酸酐的轉(zhuǎn)化率，之后加入甲苯回流進(jìn)行雙酯化反應(yīng)，粗產(chǎn)物經(jīng)過(guò)減壓蒸餾，除去溶劑，得終產(chǎn)物。 實(shí)驗(yàn)步驟：1）先取適量的HCl濃溶液配置成20%稀鹽酸溶液0.4mol，加入200mL的燒杯中，再加入0.4mol的DMEA，調(diào)pH小于5，適當(dāng)攪拌，升溫至100，蒸去H2O。2）在-0.097MPa的真空度下，控溫40下抽真空除去水。3）測(cè)體系的pH值，保證小于5。4）用電子天平稱(chēng)取9.8g的馬來(lái)酸酐，倒入研缽中研成粉末后加入到三口燒瓶中。用量筒分別量取50mL的二甲基亞砜和30mL的甲苯加入燒瓶，反應(yīng)裝置加攪拌棒，溫度計(jì)和分水器，回流反應(yīng)6h。5）在-

35、0.096MPa的真空度下，40下減壓蒸餾除去水，逐步升高溫度直至120，將甲苯，二甲基亞砜都除去。剩余產(chǎn)物為雙酯的季銨鹽。6）將燒瓶中的產(chǎn)物倒出，置于燒杯中，放置在通風(fēng)櫥中通風(fēng)4h后轉(zhuǎn)移至烘箱繼續(xù)烘干4h得到終產(chǎn)物。2.3.1.4 方案四實(shí)驗(yàn)原理：用過(guò)量的馬來(lái)酸酐和DMEA進(jìn)行酯化反應(yīng)，體系中生產(chǎn)的H2O和過(guò)量的MAH反應(yīng)生成馬來(lái)酸。室溫下，粗產(chǎn)物中會(huì)有白色的固態(tài)馬來(lái)酸析出，通過(guò)離心處理可以分離，再用減壓蒸餾的方法除去水和溶劑等。實(shí)驗(yàn)步驟：1）用電子天平稱(chēng)取0.2mol的馬來(lái)酸酐，倒入研缽中研成粉末。2）用量筒取30mL的DMEA，倒入小燒杯并置于水浴恒溫鍋中，設(shè)置溫度為75，緩慢多次加入M

36、AH，持續(xù)攪拌。3）混合均勻后滴加1%（wt）的濃硫酸，轉(zhuǎn)移到三口燒瓶，加入80mL四氫呋喃和20mLDMSO的混合溶劑，在80下回流8h，冷卻至室溫。4）析出固體馬來(lái)酸后，用離心機(jī)分離除去馬來(lái)酸，余下雙酯的溶液。5）將溶液轉(zhuǎn)移至單口燒瓶，在-0.096MPa的真空度下，40下逐步升溫減壓蒸餾除去水和THF和DMSO。2.3.2 馬來(lái)酸二甲基乙醇胺酯接枝PP的制備密煉機(jī)主要的工作部件是一對(duì)帶有螺旋形突棱的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子位于密煉室里，密煉室由室壁和上、下頂栓組成，室壁和轉(zhuǎn)子內(nèi)部都有加熱系統(tǒng)。由于兩個(gè)轉(zhuǎn)子的側(cè)面頂尖之間以及頂尖與內(nèi)壁室之間的間距都很小，所以轉(zhuǎn)子對(duì)物料施有強(qiáng)大的剪切力，進(jìn)而使密煉機(jī)中的各

37、種物料強(qiáng)烈的混合，因此物料分散的比較好。密煉機(jī)工作時(shí)，兩轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不同，產(chǎn)生相對(duì)回轉(zhuǎn)，這使得PP和酯在密煉機(jī)中依靠擴(kuò)散、對(duì)流、剪切的方式實(shí)現(xiàn)良好分散混合，達(dá)到充分混合的目的。取馬來(lái)酸二甲基乙醇胺酯3.5g，抗氧劑1g和引發(fā)劑過(guò)氧化二苯甲酰1g，混合后，溶于30ml無(wú)水乙醇中制成懸浮液。將懸浮液均勻?yàn)⒃?5g的聚丙烯粒料上混勻。將混好的料放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中，在120條件下干燥34h備用。烘干后將原料使用微型密煉機(jī)進(jìn)行密煉混合。密煉時(shí)的溫度設(shè)置為：一區(qū)180，二區(qū)180，三區(qū)180 ；預(yù)熱時(shí)轉(zhuǎn)速為3r/min，時(shí)間為5min；密煉時(shí)轉(zhuǎn)速為20r/min，時(shí)間為10min。將密煉后的樣品冷卻剪碎，干

38、燥備用。具體過(guò)程如圖所示。圖1 密煉工藝流程2.3.3 接枝PP的熱壓片的制備1）打開(kāi)熱壓機(jī)，預(yù)設(shè)溫度為185，在模具與鋁片接觸的部位涂抹脫模劑硅脂。2）把一定量的樣料加入模具中，當(dāng)熱壓機(jī)上下壓板的溫度達(dá)到185時(shí)，把裝有樣品的模具及鋁片放在熱壓機(jī)的壓板上預(yù)熱510min（預(yù)熱的目的是為了除去揮發(fā)性的物質(zhì)并使樣品熔融）。3）排氣35次，加壓到10MPa保壓3分鐘。4）進(jìn)行脫模，將模具及鋁片從機(jī)器上取出，放在地面上用鐵板壓著冷卻68min，冷卻后將壓好的片（大約2mm厚）從模具中取出（由于模具保留有很高的溫度卸模時(shí)注意加戴隔熱手套以免燙傷）。5）在樣片從模具中脫出之后，注意在模具還保留一定溫度時(shí)

39、及時(shí)清理模具，以免模具下次使用時(shí)無(wú)法清理干凈而造成實(shí)驗(yàn)困難。6）重復(fù)上述操作，制備未處理的PP材料的樣片。接枝PP模具預(yù)熱 200計(jì)量加料預(yù)熱3min10MPa保壓10103min開(kāi)模冷卻樣片排氣5次次圖2 樣片的壓制流程2.3.4 紅外測(cè)試的預(yù)準(zhǔn)備利用紅外光譜，我們可以對(duì)物質(zhì)分子進(jìn)行的分析和鑒定。將一束不同波長(zhǎng)的紅外射線照射到物質(zhì)的分子上，某些特定波長(zhǎng)的紅外射線被吸收，形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結(jié)構(gòu)決定的獨(dú)有的紅外吸收光譜，據(jù)此可以對(duì)分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和鑒定。紅外測(cè)試固體試樣的制備方法主要有四種：溴化鉀壓片法、溶液流延薄膜法、熱壓成膜法和溴化鉀晶體涂膜法。其中溴化鉀壓片

40、法是測(cè)定固體試樣應(yīng)用最廣泛的方法。本實(shí)驗(yàn)采用的是1.溴化鉀壓片法：1） 先取一定量的溴化鉀粉末置于表面皿上，放入烘箱中，90下烘0.5h。2） 烘干后在研缽中充分研磨，然后轉(zhuǎn)入模具中，在低真空條件下用油壓機(jī)迅速加壓到80MPa，保壓5s。3） 得到透光圓形薄片（12mm厚），涂上待測(cè)產(chǎn)品溶液后即可做紅外測(cè)試。壓片時(shí)需要注意的問(wèn)題：使用的KBr粉末純度要高（光譜純），避免KBr粉末帶進(jìn)的雜質(zhì)產(chǎn)生紅外吸收，影響判斷。研磨要充分，使粉末顆粒尺寸盡可能小且混合均勻。壓片機(jī)的壓力及壓制時(shí)間要保證樣品能充分成片。壓制的KBr片要盡可能薄。2.熱成膜法：1）將少量的樣料放置在熱壓板上，將溫度升高到聚合物熔融

41、的溫度。2）待聚合物熔融后，用一根潔凈的玻璃棒沾取一些物料均勻涂在光滑表面(如載玻片)上，冷卻后可以得到聚合物薄膜。該方法動(dòng)作要快，如此才能獲得較薄的薄膜。該法不再需其他載體，得到的譜圖質(zhì)量也較好。2.3.5 接枝率計(jì)算的預(yù)準(zhǔn)備1）用電子天平分別稱(chēng)取純PP和接枝后的PP各5g。2）將5g純PP粒料倒入三口燒瓶中，加入50ml二甲苯，在140的條件下回流1h。3）回流結(jié)束后，將溶液趁熱倒入無(wú)水乙醇中，不含助劑的純PP很快析出。4）將混有析出物的溶液轉(zhuǎn)移到布氏漏斗中進(jìn)行減壓抽濾。5）抽濾后的固體放入干燥箱中干燥4h后稱(chēng)重。6）接枝后的PP按照2）到5）同樣的步驟操作。圖3 回流析出的純PP和接枝P

42、P3 結(jié)果與討論3.1 現(xiàn)象討論3.1.1 方案一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及討論【步驟簡(jiǎn)述】取MAH:DMEA=1:4，水浴溶解后加濃H2SO4和甲苯回流，再加無(wú)水Na2CO3中和硫酸，反應(yīng)結(jié)束后抽濾去除溶劑，水洗粗產(chǎn)物并用分液漏斗分離，最后減壓蒸餾進(jìn)一步提純。【現(xiàn)象分析】馬來(lái)酸酐（MAH）和二甲基乙醇胺（DMEA）的添加比例為1:4，在乙醇胺過(guò)量的條件下，馬來(lái)酸酐先與二甲基乙醇胺反應(yīng)生成單酯，之后在H2SO4的催化作用下，進(jìn)一步反應(yīng)生成雙酯。在回流的時(shí)候酯化作用生成的水被攜水劑甲苯帶出，進(jìn)入分水器中，由于甲苯的密度比水小，故分水器下層為水，上層是甲苯。加Na2CO3回流后的反應(yīng)體系中含有雙酯，DMEA，甲苯

43、和Na2CO3，將反應(yīng)物倒出，靜止后物料分層，上層為甲苯，下層是混有DMEA和Na2CO3的雙酯。用真空泵真空抽濾可以除去攜水劑甲苯。取抽濾后的反應(yīng)物加適當(dāng)蒸餾水?dāng)嚢?，理論上Na2CO3和DMEA能溶于蒸餾水中，酯不溶于水，因此可以分離開(kāi)。但事實(shí)上，我們靜止后發(fā)現(xiàn)，分層現(xiàn)象極不明顯，說(shuō)明該雙酯溶于或者大部分能溶于水，故不能有效的將Na2CO3和DMEA從產(chǎn)物中除去。該實(shí)驗(yàn)方案失敗。圖4【注意的問(wèn)題】1）升華問(wèn)題。做該產(chǎn)品時(shí)順酐易升華，都粘在瓶壁上會(huì)導(dǎo)致原料損失。反應(yīng)溫度75度。60度升華現(xiàn)象較嚴(yán)重。 2）100度以下，無(wú)催化劑情況下，生成雙酯的可能性小。 3）總會(huì)有順酐反應(yīng)不完，產(chǎn)物冷卻后總會(huì)

44、以固體形式析出來(lái)，產(chǎn)品氣味刺激。4）反應(yīng)應(yīng)加少量的濃硫酸（通常為醇用量的1%）催化即可，簡(jiǎn)化反應(yīng)后除去硫酸的實(shí)驗(yàn)操作。3.1.2 方案二實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及討論【步驟簡(jiǎn)述】取MAH:DMEA=1:3，水浴溶解完全后加少量濃硫酸作催化，減壓蒸餾抽水促使單酯化反應(yīng)，生成單酯后再減壓抽胺促使雙酯化反應(yīng)?！粳F(xiàn)象分析】75水浴的條件下，MAH與DMEA反應(yīng)先生成單酯（橙黃色），然后加少量的硫酸作催化，采用抽真空法，抽水，促使單酯與DMEA進(jìn)一步反應(yīng)生成雙酯（紅棕色）。反應(yīng)完成后抽真空去除過(guò)量的DMEA，余下的就是接枝PP所需的酯。事實(shí)上，我們發(fā)現(xiàn)得到的產(chǎn)物中出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象，上層為紅棕色粘稠的液態(tài)物質(zhì)，下層則是

45、淡黃色的固體沉淀。經(jīng)翻閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，上層的紅棕色液態(tài)為所要制備的雙酯，下層析出的固體為馬來(lái)酸。于是我們需要進(jìn)一步將雙酯從混合物中分離出來(lái)。向錐形瓶中加入適量的丙酮溶液，溶解產(chǎn)物并轉(zhuǎn)移至離心管中，多洗幾次，用離心機(jī)，轉(zhuǎn)速調(diào)為400r/min，離心5min，再將離心后的上層清液倒入小燒杯中，室溫的條件下，丙酮極容易揮發(fā)，將小燒杯放置在通風(fēng)櫥內(nèi)8h，待丙酮徹底揮發(fā)盡后，留下的物質(zhì)為所要合成的雙酯。圖5對(duì)該雙酯做紅外測(cè)試發(fā)現(xiàn)波峰并不明顯，如圖圖6 猜測(cè)可能是雙酯過(guò)于黏稠，致使KBr片的涂層太厚，導(dǎo)致測(cè)試效果不理想。 【解決方法】向雙酯中加入丙酮，配成5%的丙酮溶液于試管中，再用超聲波震蕩使溶液均勻，將該

46、溶液涂在KBr片上，分別涂成有1層，2層，3層，4層，5層溶液的KBr片，室溫下晾干，完成制樣，送去做紅外測(cè)試。圖73.1.3 方案三實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及討論【步驟簡(jiǎn)述】先將DMEA與HCl制成銨鹽，再加入等量的MAH，以甲苯作溶劑回流，反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾去除溶劑?！粳F(xiàn)象分析】由于二甲基乙醇胺和鹽酸的揮發(fā)性都很大，在溶液加入過(guò)程中，要先將鹽酸配成20%的稀溶液，再將密度較大的DMEA向稀的鹽酸溶液中添加，防止溫度過(guò)高。將DMEA與鹽酸制成銨鹽，在酸性條件下，加入MAH后溶液仍然保持淺黃色，溶解效果非常好，大大減少了之前的MAH升華問(wèn)題，加甲苯在115下回流。由于客觀條件，反應(yīng)溫度常會(huì)有小幅波動(dòng)，溫度11

47、0時(shí)，由于熱量損失，體系內(nèi)溶液不沸騰，不能順利回流；但溫度達(dá)到120時(shí)，體系顏色迅速變黑，氣味非常難聞?？赡苁怯捎阡@鹽水解條件下溶液偏酸性，加入MAH后體系的酸值很大，高溫下產(chǎn)物碳化。該方案不成功。圖83.1.4 方案四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及討論【步驟簡(jiǎn)述】取MAH:DMEA=1:1.5，加少量硫酸催化，在DMSO和THF的混合溶劑回流下反應(yīng)生成雙酯和馬來(lái)酸，加丙酮重結(jié)晶分離后，減壓蒸餾去除溶劑?！粳F(xiàn)象分析】過(guò)量的馬來(lái)酸酐僅用四氫呋喃溶解效果不好，后補(bǔ)加20mL的DMSO，完全溶解后在THF的沸點(diǎn)下回流8h，冷卻至室溫時(shí)發(fā)現(xiàn)溶液沒(méi)有析出固體的馬來(lái)酸，于是放入冰箱冷凍一段時(shí)間，有大量固體析出，說(shuō)明該方法MA

48、H 的轉(zhuǎn)化率更低，不是最佳方案。3.1.5 最佳方案綜上所述，最佳方案是方案二。3.2 紅外分析 3.2.1 馬來(lái)酸酐的紅外分析圖91242cm-1處為環(huán)狀馬來(lái)酸酐的C-O伸縮振動(dòng)。1782cm-1和1850cm-1處為馬來(lái)酸酐兩個(gè)共軛羰基的紅外吸收峰，前者是對(duì)稱(chēng)的振動(dòng)耦合譜帶，后者是馬來(lái)酸酐環(huán)上兩個(gè)-C=O反對(duì)稱(chēng)振動(dòng)的耦合譜帶。1641cm-1是屬于雙鍵C=C的特征紅外吸收峰。3.2.2 馬來(lái)酸二甲基乙醇胺酯的紅外圖101721cm-1處是酯的羰基的伸縮振動(dòng)峰，因?yàn)閳D上17601700cm-1范圍內(nèi)只出現(xiàn)單峰，說(shuō)明存在該羰基C=O的物質(zhì)只有一種，由此可判斷生成的是馬來(lái)酸二甲基乙醇胺雙酯。（若

49、有單酯存在，則會(huì)有羧基和酯基兩種C=O的伸縮振動(dòng)，該處應(yīng)有兩個(gè)峰。）1165cm-1和1060cm-1是酯的C-O的伸縮振動(dòng)。3.2.3 馬來(lái)酸二甲基乙醇胺酯接枝PP的紅外圖11取回流后的接枝PP做紅外分析，最明顯的接枝成功的反映是1724cm-1處是酯的羰基的伸縮振動(dòng)峰。3.3 酯化率計(jì)算實(shí)驗(yàn)用量 n（MAH）=0.3mol n（DMEA）=0.9mol最后得到的產(chǎn)物酯的質(zhì)量為 m=55.47g雙酯 M（C12H22O4N2）=258g/mol理論的雙酯質(zhì)量為 m2=258×0.3g=77.4g雙酯產(chǎn)率為 w2=55.47/77.4×100%=71.67%因此最終合成的馬

50、來(lái)酸二甲基乙醇胺酯的產(chǎn)率為71.67%。3.4 接枝率計(jì)算熔融接枝前混料的配比為PP：酯：抗氧劑：引發(fā)劑=70:3.5:1:1，假設(shè)引發(fā)劑效率大致為70%，故接枝后產(chǎn)物中各組分理論含量為PP：酯：抗氧劑：引發(fā)劑=70:3.5:1:0.7取粒料PP質(zhì)量為m0=5g，取接枝后的PP質(zhì)量為m=5g回流后析出的純PP質(zhì)量為m1=4.93g，則粒料PP的含量為w=4.93/5×100%=98.6%回流后析出的接枝PP的質(zhì)量為m2=4.83g理想接枝上酯的質(zhì)量為m3=m2-m×=4.83g-5×0.9299=0.1803g因此，接枝率為G=×100%=5.151%3

51、.5 親水性測(cè)試圖12分別向未接枝和已接枝的PP板上各滴一滴Cu2SO4溶液，靜置3min后觀察各板液滴鋪展的情況。圖1中，在未接枝的PP板上，液滴較圓潤(rùn)，擴(kuò)散面積大致占據(jù)了10.5個(gè)方格；圖2中，在已接枝的PP板上，液滴略扁平，擴(kuò)散面積大致占據(jù)了12個(gè)方格。由此可以看出，接枝馬來(lái)酸二甲基乙醇胺酯的PP的親水性明顯提升。結(jié) 論在本次實(shí)驗(yàn)中，采用酸催化并抽真空的方法合成制備了馬來(lái)酸二甲基乙醇胺酯，并利用微型密煉機(jī)將該酯通過(guò)熔融接枝的方法和聚丙烯共聚，研究接枝后的PP和接枝前PP的性能的變化。其結(jié)論具體如下：1）通過(guò)分析對(duì)比四種不同的實(shí)驗(yàn)方案，我們找到了最優(yōu)方案二：在MAH與DMEA的摩爾比為1:

52、3的條件下，加DMEA體積1%的濃硫酸作催化劑，抽真空法得到雙酯的產(chǎn)率為71.67%。2）接枝共聚配比PP：酯：抗氧劑：引發(fā)劑=70:3.5:1:1，反應(yīng)溫度為180，反應(yīng)時(shí)間10min，得到終產(chǎn)物的接枝率為5.151%3）紅外光譜的分析結(jié)果表明：存在特征基團(tuán)羰基等，PP接枝上親水基團(tuán)。4）親水性的分析結(jié)果表明：接枝后PP表面吸水能力提高，親水性明顯增強(qiáng)，性能得到改善。致 謝首先，我想要感謝四年來(lái)母校河南工業(yè)大學(xué)對(duì)我的培養(yǎng)，在四年的大學(xué)時(shí)光中，我通過(guò)組織、參加學(xué)生活動(dòng)鍛煉提高了自己的綜合素質(zhì)；而且認(rèn)真地學(xué)習(xí)掌握了扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，這些為我在今后的求學(xué)道路打開(kāi)了大門(mén)。感謝程文喜老師在本次畢業(yè)設(shè)

53、計(jì)的過(guò)程中給予我的悉心指導(dǎo)和無(wú)私關(guān)懷，在設(shè)計(jì)操作的過(guò)程中，我先后遇到了很多實(shí)際的問(wèn)題，僅憑以往單純的書(shū)本知識(shí)不能解決。每當(dāng)我去請(qǐng)教程老師的時(shí)候，程老師總是和藹可親地提供給我很多實(shí)際的解決問(wèn)題的思路，指導(dǎo)我探索切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)方法，在整個(gè)畢設(shè)過(guò)程中時(shí)時(shí)刻刻為我們著想，在此特向程老師表示衷心的感謝。 同時(shí)，還要感謝各位學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和任課老師，感謝他們這四年來(lái)對(duì)我的培養(yǎng)和關(guān)愛(ài)，是他們教我掌握了扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。也正是在掌握和運(yùn)用這些知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)踐，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才順利完成，在此向材料學(xué)院的全體老師表示由衷的謝意。此外，還要感謝在635實(shí)驗(yàn)室與我一起奮斗的同學(xué)們，他們的熱心幫忙、支持與鼓勵(lì)讓我在整個(gè)設(shè)計(jì)

54、過(guò)程中克服了許多的困難，我們一起在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中收獲了知識(shí)，分享了勞動(dòng)的快樂(lè)！這三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我獲益頗多，這一切對(duì)我來(lái)說(shuō)都是一個(gè)很好的學(xué)習(xí)過(guò)程，通過(guò)不斷查閱文獻(xiàn)和資料，以及自己的認(rèn)真實(shí)驗(yàn)，我對(duì)之前學(xué)過(guò)的知識(shí)印象更加深刻；在實(shí)際操作和與老師的交流過(guò)程中我發(fā)現(xiàn)自己的動(dòng)手和思考能力的欠缺，有時(shí)把很多知識(shí)都學(xué)死了。在今后的日子里，我一定要加緊時(shí)間彌補(bǔ)自己的不足，認(rèn)認(rèn)真真學(xué)到扎實(shí)的知識(shí)，并充分利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用。最后，再一次對(duì)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我關(guān)心、支持和幫助的老師同學(xué)們表示由衷的感謝。參 考 文 獻(xiàn) 1 劉松濤,晏雄.改善丙綸吸濕性能的方法J.產(chǎn)業(yè)用紡織品，2004(6):3538 2 秦衛(wèi)龍,王軍,趙毅,等.液相化學(xué)處理法提高聚丙烯材料的表面親水J.中國(guó)塑料，2005，19(7):6467 3 陳杰瑢低溫等離子體化學(xué)及其應(yīng)用M北京:科學(xué)出版社，2004:293 4