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可生物降解聚碳酸亚丙酯（PPC）/聚丙烯（PP）非织造布切片的制备及性能研究

作　者: 田政
导　师: 潘莉莎
学　校: 海南大学
专　业: 化学工艺
关键词: 聚碳酸亚丙酯 聚丙烯 熔融共混 相容剂 熔喷非织造布切片 纺粘非织造布切片 可生物降解
分类号: TS174
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


聚碳酸亚丙酯(PPC)是一种可完全生物降解的环保聚合物,具有良好的透明性、可降解性、高阻隔性和生物兼容性,与其它聚酯相比,价格低廉,但PPC材质柔软、热稳定性较差。聚丙烯(PP)是非织造布的主要原料,无毒、质轻、不吸水,具有良好的力学性能、热学性能和化学稳定性。本论文将PPC与PP非织造布切片熔融共混,可优势互补,制成综合性能较优的PPC/PP非织造布切片,期望用于制备可生物降解的非织造布。将PPC与PP熔喷非织造布切片熔融共混,研究原料比例、共混温度、共混时间、共混转速对PPC/PP熔喷非织造布切片性能的影响,结果表明：当原料质量比PPC:PP为7：3、共混温度175℃,共混时间5min、共混转速为35r/min,切片的拉伸强度达到最大为13.02MPa；随着原料PP用量的增加,切片的熔体流动速率(MFR)减小、热分解温度增大,降解率减小,当原料质量比PPC:PP为6：4时,MFR为1563g/10min,达到熔喷非织造布要求。采用熔融接枝法制备相容剂马来酸酐-苯乙烯接枝聚丙烯(PP-g-(MAH-co-St)),结果表明：当PP:MAH:St:DCP质量比为100：6：6：0.4,反应温度为180°C,反应时间为3min时,PP-g-(MAH-co-St)的接枝率(GMAH)最大为1.51%。并选取三种不同接枝率的已纯化的自制PP-g-(MAH-co-St)(GMAH分别为0.89%、0.94%、1.51%)加入PPC/PP(80/20)熔喷非织造布切片,研究PP-g-(MAH-co-St)的不同接枝率和用量对切片性能的影响,结果表明：随着PP-g-(MAH-co-St)用量和GMAH的增大,切片的拉伸强度提高、MFR降低,当PP-g-(MAH-co-St)的GMAH为1.51%,用量为PPC和PP总质量的8%时,切片的拉伸强度最大为16.64MPa, MFR为321.55g/10min,热降解5%时温度(T-5%)较不添加PP-g-(MAH-co-St)的切片提高了25℃,30d降解率为3.71%,微观形貌显示加入PP-g-(MAH-co-St)后的切片内部结构紧密,相容性提高,并用红外和核磁证明了PP-g-(MAH-co-St)上的酸酐基团与PPC的端羟基发生了开环反应。将MAH、PP-2加入PPC/PP(80/20)熔喷非织造布切片,研究MAH、PP-2用量对切片性能的影响,红外谱图表明MAH、PP-2的酸酐基团会与PPC端位羟基发生开环反应；MAH、PP-2的加入提高了切片的拉伸强度、特性黏数([η])、热分解温度,降低了MFR,当MAH、PP-2用量分别为PPC和PP总质量的1%、2%时,拉伸强度最大为13.64MPa、12.98MPa;MFR为1002g/10min、3703g/10min;T-50%提高了44°C、20°C,30d降解率为3.90%、3.88%,微观形貌分析显示,加入MAH、PP-2的切片内部结构紧密,改善了切片的相容性。开环反应、增加切片界面黏附力、降低界面张力等可能是PP-g-(MAH-co-St)、MAH和PP-2提高切片性能的作用机理。将PPC与PP纺粘非织造布切片熔融共混,当PPC:PP的质量比为70：30时,相容剂MAH、PP-2、PP-g-(MAH-co-St)(GMAH为1.51%)的最优用量分别为PPC和PP总质量的1%、3%、8%,此时PPC/PP纺粘非织造布切片的拉伸强度分别可达20.16MPa、21.27MPa、2634MPa, MFR分别为81.6g/10min、103.6g/10min、46.4g/10min,T-5%较不添加相容剂时提高了50.5℃、10℃、28℃；加了相容剂的切片内部结构紧密,相容性较好,30d降解率在3.12%以上,对环境友好。本论文开发了综合性能较好的可降解熔喷非织造布和纺粘非织造布的原料切片,是绿色环保的新材料,对扩宽非织造布的应用领域具有重要意义。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-23
  1.1 非织造布研究概述  11-14
    1.1.1 非织造布的应用  11
    1.1.2 非织造布的生产技术  11-14
  1.2 聚碳酸亚丙酯研究概述  14-18
    1.2.1 聚碳酸亚丙酯的性能与应用  15-16
    1.2.2 聚碳酸亚丙酯的熔融共混改性研究  16-18
  1.3 聚丙烯研究概述  18-20
    1.3.1 聚丙烯的性能与应用  18-19
    1.3.2 聚丙烯的接枝改性研究  19-20
  1.4 本课题的研究意义、研究内容及创新点  20-23
第二章 可生物降解聚碳酸亚丙酯(PPC)/聚丙烯(PP)熔喷非织造布切片的制备工艺条件及性能研究  23-33
  2.1 引言  23
  2.2 实验部分  23-25
    2.2.1 实验原料、试剂  23-24
    2.2.2 PPC/PP熔喷非织造布切片的制备  24
    2.2.3 PPC/PP熔喷非织造布切片的性能测试  24-25
  2.3 结果与讨论  25-32
    2.3.1 PPC/PP熔喷非织造布切片的拉伸性能分析  25-28
    2.3.2 PPC/PP熔喷非织造布切片的熔体流动速率和特性黏数分析  28
    2.3.3 PPC/PP熔喷非织造布切片的热学性能分析  28-30
    2.3.4 PPC/PP熔喷非织造布切片的微观形貌分析  30-31
    2.3.5 PPC/PP熔喷非织造布切片的降解性能分析  31-32
  2.4 小结  32-33
第三章 相容剂马来酸酐-苯乙烯接枝聚丙烯(PP-g-(MAH-co-St))的制备及性能研究  33-43
  3.1 引言  33-34
  3.2 实验部分  34-37
    3.2.1 原料、试剂及仪器  34
    3.2.2 原料预处理  34-35
    3.2.3 熔融接枝法制备PP-g-(MAH-co-St)  35-36
    3.2.4 固相接枝法制备PP-g-(MAH-co-St)  36
    3.2.5 PP-g-(MAH-co-St)的纯化  36
    3.2.6 PP-g-(MAH-co-St)的性能测试  36-37
  3.3 结果与讨论  37-42
    3.3.1 红外光谱分析  37-38
    3.3.2 马来酸酐用量对PP-g-(MAH-co-St)性能的影响  38
    3.3.3 苯乙烯用量对PP-g-(MAH-co-St)性能的影响  38-39
    3.3.4 引发剂用量对PP-g-(MAH-co-St)性能的影响  39-40
    3.3.5 反应温度对PP-g-(MAH-co-St)性能的影响  40-41
    3.3.6 反应时间对PP-g-(MAH-co-St)性能的影响  41
    3.3.7 不同来源相容剂的性能综合评价  41-42
  3.4 小结  42-43
第四章 马来酸酐-苯乙烯接枝聚丙烯(PP-g-(MAH-co-St))对可生物降解PPC/PP熔喷非织造布切片的影响及机理探讨  43-54
  4.1 引言  43
  4.2 实验部分  43-45
    4.2.1 原料、试剂及仪器  43-44
    4.2.2 加PP-g-(MAH-co-St)的PPC/PP熔喷切片的制备  44
    4.2.3 加PP-g-(MAH-co-St)的PPC/PP熔喷切片的性能测试  44-45
  4.3 结果与讨论  45-53
    4.3.1 PP-g-(MAH-co-St)对PPC/PP熔喷切片拉伸强度的影响  45-46
    4.3.2 PP-g-(MAH-co-St)对PPC/PP熔喷切片熔体流动速率的影响  46
    4.3.3 PP-g-(MAH-co-St)对PPC/PP熔喷切片热学性能的影响  46-49
    4.3.4 切片的微观形貌分析  49-50
    4.3.5 PP-g-(MAH-co-St)对PPC/PP熔喷切片降解性能的影响  50-51
    4.3.6 PP-g-(MAH-co-St)的作用机理探讨  51-53
  4.4 小结  53-54
第五章 马来酸酐(MAH)和马来酸酐接枝聚丙烯(PP-2)对可生物降解PPC/PP熔喷非织造布切片的影响及机理探讨  54-67
  5.1 引言  54
  5.2 实验部分  54-56
    5.2.1 原料、试剂及仪器  54-55
    5.2.2 加MAH或PP-2的PPC/PP熔喷切片的制备  55
    5.2.3 加MAH或PP-2的PPC/PP熔喷切片的性能测试  55-56
  5.3 结果与讨论  56-66
    5.3.1 红外光谱分析  56-57
    5.3.2 MAH和PP-2对PPC/PP熔喷切片拉伸性能的影响  57-59
    5.3.3 MAH和PP-2对PPC/PP熔喷切片熔体流动速率和特性黏数的影响  59-61
    5.3.4 MAH和PP-2对PPC/PP熔喷切片热学性能的影响  61-62
    5.3.5 切片的微观形貌分析  62-64
    5.3.6 MAH和PP-2对PPC/PP熔喷切片降解性能的影响  64
    5.3.7 MAH和PP-2的作用机理探讨  64-66
  5.4 小结  66-67
第六章 相容剂对可生物降解聚碳酸亚丙酯(PPC)/聚丙烯(PP)纺粘非织造布切片的影响及性能研究  67-79
  6.1 引言  67
  6.2 实验部分  67-69
    6.2.1 原料、试剂及仪器  67-68
    6.2.2 PPC/PP纺粘非织造布切片的制备  68
    6.2.3 PPC/PP纺粘非织造布切片的性能测试  68-69
  6.3 结果与讨论  69-78
    6.3.1 相容剂对PPC/PP纺粘非织造布切片拉伸性能的影响  69-72
    6.3.2 相容剂对PPC/PP纺粘非织造布切片熔体流动速率的影响  72-75
    6.3.3 相容剂对PPC/PP纺粘非织造布切片热学性能的影响  75-76
    6.3.4 PPC/PP纺粘非织造布切片的微观形貌分析  76-77
    6.3.5 相容剂对PPC/PP纺粘非织造布切片降解性能的影响  77-78
  6.4 小结  78-79
第七章 结论与展望  79-82
参考文献  82-91
攻读硕士期间的成果  91-92
致谢  92

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 纺织工业、染整工业 > 非织造布 > 非织造布工艺
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