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1、温度和封端剂MA对PPC分子量的影响i=ji=i作者:白俊清来源:科技视界2013年第5期白俊清(内蒙古蒙西高新技术集团有限公司,内蒙古鄂尔多斯016014)【摘要】本文考查了不同的加工温度对纯聚碳酸亚丙酯(PPC)黏均分子量的影响,同时考 查了在不同的加工温度下加入不同比例的封端剂马来酸酐(MA)对PPC黏均分子量的影响。结 果表明,纯PPC对温度非常敏感;少量的MA对PPC的封端作用就很明显,MA的适宜加入量以 不超过1: 99为宜。在PPC加工过程中,应加入适量的MA和选择较低的加工温度。【关键词】聚碳酸亚丙酯(PPC);温度;封端剂马来酸酐(MA);加工;黏均分子量聚碳酸亚丙酯Poly
2、(propylene Carbonate) PPC是由CO2和环氧丙烷在催化剂作用下聚合 而成的脂肪族聚碳酸酯1-2。数均分子量在一万以上的PPC可用于制备连续薄膜,这类薄膜除 了保持全生物降解性能之外,还具有较好的透明性和很低的氧气透过率,在食品保鲜盒、药品 包装等方面有很大的应用价值3。内蒙古蒙西高新技术集团公司与中国科学院长春应用化学研 究所合作在国际上率先建立了年产3000吨的生产线。按目前的催化体系和生产工艺,最后的纯PPC产品是白色粉末状聚合物2,开发下游制品 如吹膜、吸塑等需要对PPC进行热加工。但PPC加工热稳定性较差,在高温条件下,很容易产 生大分子主链的断裂及从端基开始的解
3、拉链式降解。赖明芳等在热加工过程中用马来酸酐 (Maleic Anhdride MA)对PPC进行封端(PPC: MA=99: 1),使PPC的分子量不降低。MA是 一种有机酸酐,加量较多时在高温下对加工设备有腐蚀作用,加量较少时对PPC起不到封端作 用,因此在加工温度下找出最佳的恤加入量。同时加工温度对纯PPC分子量的影响未见报道。 本研究为温度和封端剂(MA)对PPC分子量的影响。1实验部分1.1主要原料纯PPC粉料 内蒙古蒙西高新技术集团公司;MA 上海长风化工厂1.2主要设备及仪器高速混合机SHR-10A张家港华明机械有限公司同向高速排气式双螺杆挤出机TE-50江苏科亚化工有限公司1.
4、3样品制备E-50双螺杆挤出机有四个加热区和模头,温度设置三组:120C 125C 125C 125C 120C140C 145C 145C 145C 140C160C 165C 165C 165C 160C对纯PPC粉料分别用双螺杆挤出机在此三组温度下挤出造粒,得到三个样品:分别为PA、 PB、 PC。用PPC: MA=99.5: 0.5料,首先在高速混合机中混合均匀,然后在此三组温度下挤出造粒, 得到三个样品:分别为PM1-A、PM1-B、PM1-C。用PPC: MA=99: 1料,首先在高速混合机中混合均匀,然后在此三组温度下挤出造粒,得 到三个样品:分别为PM2-A、PM2-B、PM2
5、-C。用PPC: MA=98.5: 1.5料,首先在高速混合机中混合均匀,然后在此三组温度下挤出造粒, 得到三个样品:分别为PM3-A、PM3-B、PM3-C。用PPC: MA=98: 2料,首先在高速混合机中混合均匀,然后在此三组温度下挤出造粒,得 到三个样品:分别为PM4-A、PM4-B、PM4-C。1.4分子量的测试选择苯作为溶剂,使用乌氏(Ubbelhode)黏度计分别测量纯PPC粉料、PA、PB、PC和 PM1-A、 PM1-B、 PM1-C; PM2-A、 PM2-B、 PM2-C; PM3-A、 PM3-B、 PM3-C; PM4-A、 PM4-B、 PM4-C 的粘均分子量(M
6、n)。2结果与讨论2.1加工温度对纯PPC分子量的影响由于温度在120C以下时,对PPC难加工,而在165C以上无法造粒。因此本研究选择加工 温度为120C165C。纯PPC料在不同温度下加工后粘均分子量(Mn )如表1所示。未热加工前纯PPC粉料的粘均分子量(Mn) 72000。由表1可知,加工后纯PPC粉料的平 均分子量有很大的降低;温度越高,降低的越多,加工温度在145C以上时,Mn降低为原来的 一半还多,说明纯PPC对加工温度非常敏感。因此在适宜的加工范围内,应选择较低的加工温 度。2.2加入封端剂MA对PPC分子量的影响在不同温度下,加入不同比例的封端剂MA,加工后PPC的粘均分子量
7、(Mn )如表2所示。素不同ifl僵下#衣不同比例MA的所。坷工后的也1代:心明5;听FMi-APMI-BPML-C虬应JTC:MA 二洗 1我A*F住IIMH.FN.M:X,顷IW项湖T海.从表2的数据可以看出,加入少量的MA对PPC的封端作用就很明显;在相同温度加工条件 下,恤加入的量越多,对PPC的封端作用就越强;但恤加入的量大于1: 99时,增大MA的加 入量,对PPC的封端作用没有明显的提高。因此MA的适宜加入量不是越多越好,以不超过1: 99为宜。但Mn最大是PM3-A,这可能是与Mn测试的误差有关从表2的数据还可以看出,在加入的恤量相同的情况下,温度越高,Mn降低的越明显, 说明
8、在高温的情况下,虽然加入了恤,但仍有部分PPC分解了,因此加工温度对PPC的分子量 影响更为显著。因此即使在加入适量的MA的情况下,也应选择较低的加工温度。3结论纯PPC对加工温度非常敏感,温度越高,Mn降低的越多。少量的MA对PPC的封端作用就很明显;在相同温度加工条件下,恤加入的量越多, 对PPC的封端作用就越强。MA的适宜加入量以不超过1: 99为宜。加入的恤量相同的情况下,温度越高,Mn降低的越明显,因此温度对PPC的分子 量影响更为显著。在PPC加工过程中,应加入适量的MA和选择较低的加工温度。【参考文献】Zhilong Quan, Xianhong Wang, Xiaojiang Zhao etc, Copolymerization of CO2 and propylene oxide under rare earth ternary catalyst: design of ligand in yttrium complex, PolymerJ. 2003, 44
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