低溫等離子體改性熔噴聚丙烯無紡布表面甲基丙烯酸十二酯液相接枝改性研究

低溫等離子體改性熔噴聚丙烯無紡布表面甲基丙烯酸十二酯液相接枝改性研究

0化學(xué)改性法非織膠（pp）是一種親水、親水、堿、平坦的材料。傳統(tǒng)的改性方法大多采用化學(xué)改性。這種方法不僅對材料本身損害較大,而且耗水量較大,對環(huán)境有所污染。低溫等離子體改性技術(shù),系利用低溫等離子體轟擊材料,使其表面產(chǎn)生大量活性中心,并與單體進行接枝聚合反應(yīng),使聚合物表面的物理性能和化學(xué)形態(tài)發(fā)生變化目前,已有通過接枝丙烯酸酯對聚丙烯無紡布進行改性的研究,但接枝率普遍不高1試驗部分1.1材料和機器單件1.2測試方法1.2.1低溫等離子體預(yù)處理將8cm×8cmPP無紡布放入低溫等離子體改性試驗儀中,關(guān)閉各路閥門,處理3min,真空度為0.04MPa,啟動電源,進行輝光放電。1.2.2接枝聚合反應(yīng)將低溫等離子體處理完畢的PP樣品取出,立即置于反應(yīng)單體的乙醇溶液中,進行接枝聚合。反應(yīng)結(jié)束后,先水洗,再以丙酮為溶劑除盡單體和均聚物式中,mm1.2.3油的飽和吸收率以甲苯為有機吸附物,將試樣稱重后置于盛有甲苯的燒杯中,吸附時間為30min。取出,懸垂靜置,直至無液體滴落后再稱重式中,mm1.2.4離心條件將飽和吸附有機物的試樣于離心機中離心,轉(zhuǎn)速為1000r/min,時間1min,取出稱重。樣品保油率R的計算公式(3)為:式中,S1.2.52010年人口分析聚丙烯材料樣品接枝單體后,放置一段時間,采用傅里葉變換紅外光譜儀表征改性前后試樣表面的官能團。1.2.6sd分析EDS可以對元素進行定性及半定量分析。采用EDS能譜儀對改性前后聚丙烯材料表面的元素進行表征。1.2.7拉伸性能測試按照GB/T3923.1—1997《紡織品織物拉伸性能第1部分斷裂強力和斷裂伸長率的測定條樣法》,采用電子萬能材料強力試驗儀測定。2結(jié)果與討論2.1低溫等尹族改造2.1.1各因素對大學(xué)生的影響反應(yīng)時間2h,反應(yīng)溫度80℃,單體甲基丙烯酸十二酯相對整個液體體系的質(zhì)量分數(shù)為15%(單體30mL,溶劑170mL),溶劑為水和醇(甲醇、乙醇、異丙醇)的混合液。研究水與不同醇的體積比對聚丙烯材料表面接枝率的影響,結(jié)果見圖1。由圖1可見,隨著水和甲醇體積比的增大,接枝率逐漸提高;隨著水和乙醇的體積比增大,接枝率逐漸下降;隨著水和異丙醇體積比的增大,接枝率先急劇下降,后緩慢上升,其原因可能是異丙醇與甲基丙烯酸十二酯的溶解度相對較低,不容易擴散到單體的接枝層,活性自由基的使用壽命相對較長。因此,在異丙醇溶劑反應(yīng)體系下,聚丙烯接枝率達到最大值。甲基丙烯酸十二酯在水中不易溶解,但是其極性與醇相似,兩者可以互溶。當(dāng)溶劑中不含有水時,反應(yīng)單體與溶劑互溶,使整個反應(yīng)過程處于均相系統(tǒng)中,促進反應(yīng)順利進行;當(dāng)溶劑含有水時,接枝反應(yīng)一定程度上受到阻礙,接枝率有所下降。接枝率隨水和甲醇體積比而變化的規(guī)律,不同于另外兩種水醇混合液,可能是與溶劑的極性或空間位阻等因素有關(guān)2.1.2pp接枝改性對有機物飽和吸附率的影響影響接枝率的因素很多,本試驗選取影響較大的三個因素,通過三因素三水平L從表1可以看出,與原材料相比,接枝改性后的PP材料對有機物的飽和吸附率明顯增大。通過極差分析可以看出,單體質(zhì)量分數(shù)的極差值最大,是液相接枝工藝的主要影響因素,次要因素分別為反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間。綜合考慮,液相接枝優(yōu)化工藝為:單體質(zhì)量分數(shù)15%,反應(yīng)溫度78℃,反應(yīng)時間2h。2.2改性前后pp樣品的紅外表征采用液相接枝優(yōu)化工藝對PP樣品進行接枝改性,并對改性前后的PP樣品進行紅外表征,結(jié)果如圖2所示。由圖2可知,曲線b中1730~1740cm2.3改性pp材料的碳元素含量對改性前后聚丙烯材料表面的元素進行分析,結(jié)果見表2。由表2可知,改性PP材料表面的氧元素含量增加,碳元素含量相對下降。說明LMA單體成功引入到PP材料表面上,酯基的數(shù)量增加,氧元素含量增多。2.4接枝改性前后材料的吸油性能以甲苯為有機吸附物,測定不同接枝率的改性聚丙烯的吸油率,結(jié)果如圖3所示。由圖3可知,隨著接枝率的增加,吸油率逐漸增大;當(dāng)接枝率達到8.9%時,吸油率不再提高。接枝改性前,聚丙烯材料主要利用孔隙間的毛細管作用進行吸附,受壓后容易漏油,保油率較低。接枝后,隨著接枝率的逐漸增大,甲基丙烯酸酯單體數(shù)量逐漸增多,聚丙烯短鏈側(cè)酯基增加,比表面積逐漸增大,從而增加了纖維對有機液體的吸附。當(dāng)改性聚丙烯纖維接枝率為8.9%時,其比表面積達到最大值,吸油率也達到最大。當(dāng)接枝率進一步增大時,改性PP材料單體直徑逐漸變大,比表面積開始減小,吸油率不再提高。2.5pp材料的油率將吸附飽和的試樣于離心機中離心,改變離心機轉(zhuǎn)速,測定PP材料的保油率,結(jié)果見表3。表3中,隨著離心機轉(zhuǎn)速的增大,改性PP材料保油率略有下降;但在轉(zhuǎn)速達到3000r/min時,改性PP材料的保油率依然高達96.2%。由此可見,改性PP材料的保油性能優(yōu)良。2.6結(jié)果表1測定未改性和經(jīng)過優(yōu)化工藝改性的PP材料的斷裂強力,結(jié)果如表4所示。從表4可以看出,與改性前相比,改性后的聚丙烯材料斷裂強力和斷裂伸長率無明顯變化,強力損失不大,說明改性處理對聚丙烯材料的機械性能影響較小。3吸油劑的研制(1)以熔噴聚丙烯非織造布為基材,利用低溫等離子體改性技術(shù)對其進行改性,利用液相接枝法將甲基丙烯酸十二酯引入到聚丙烯分子鏈上,制備了PP-g-LMA吸油材料。(2)在異丙醇溶劑反應(yīng)體系下,聚丙烯接枝率達到最大值。通過正交試驗,確定液相接枝反應(yīng)優(yōu)化工藝條件為:反應(yīng)溫度78℃,單體質(zhì)量分數(shù)15%,反應(yīng)時間2h。改性后的PP材料具有優(yōu)良的吸油性和保油性能,且機械性能變化較小。200g/m試劑和試劑甲基丙烯酸十二酯(LMA)、丙酮(分析純,廣州柴順貿(mào)易有限公司),甲苯(分析純,濟寧華凱樹脂有限公司),甲醇、乙醇、異丙醇(分析純,上海埃