低温等离子体改性熔喷聚丙烯无纺布表面甲基丙烯酸十二酯液相接枝改性研究

低温等离子体改性熔喷聚丙烯无纺布表面甲基丙烯酸十二酯液相接枝改性研究

0化学改性法非织胶（pp）是一种亲水、亲水、碱、平坦的材料。传统的改性方法大多采用化学改性。这种方法不仅对材料本身损害较大,而且耗水量较大,对环境有所污染。低温等离子体改性技术,系利用低温等离子体轰击材料,使其表面产生大量活性中心,并与单体进行接枝聚合反应,使聚合物表面的物理性能和化学形态发生变化目前,已有通过接枝丙烯酸酯对聚丙烯无纺布进行改性的研究,但接枝率普遍不高1试验部分1.1材料和机器单件1.2测试方法1.2.1低温等离子体预处理将8cm×8cmPP无纺布放入低温等离子体改性试验仪中,关闭各路阀门,处理3min,真空度为0.04MPa,启动电源,进行辉光放电。1.2.2接枝聚合反应将低温等离子体处理完毕的PP样品取出,立即置于反应单体的乙醇溶液中,进行接枝聚合。反应结束后,先水洗,再以丙酮为溶剂除尽单体和均聚物式中,mm1.2.3油的饱和吸收率以甲苯为有机吸附物,将试样称重后置于盛有甲苯的烧杯中,吸附时间为30min。取出,悬垂静置,直至无液体滴落后再称重式中,mm1.2.4离心条件将饱和吸附有机物的试样于离心机中离心,转速为1000r/min,时间1min,取出称重。样品保油率R的计算公式(3)为:式中,S1.2.52010年人口分析聚丙烯材料样品接枝单体后,放置一段时间,采用傅里叶变换红外光谱仪表征改性前后试样表面的官能团。1.2.6sd分析EDS可以对元素进行定性及半定量分析。采用EDS能谱仪对改性前后聚丙烯材料表面的元素进行表征。1.2.7拉伸性能测试按照GB/T3923.1—1997《纺织品织物拉伸性能第1部分断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》,采用电子万能材料强力试验仪测定。2结果与讨论2.1低温等尹族改造2.1.1各因素对大学生的影响反应时间2h,反应温度80℃,单体甲基丙烯酸十二酯相对整个液体体系的质量分数为15%(单体30mL,溶剂170mL),溶剂为水和醇(甲醇、乙醇、异丙醇)的混合液。研究水与不同醇的体积比对聚丙烯材料表面接枝率的影响,结果见图1。由图1可见,随着水和甲醇体积比的增大,接枝率逐渐提高;随着水和乙醇的体积比增大,接枝率逐渐下降;随着水和异丙醇体积比的增大,接枝率先急剧下降,后缓慢上升,其原因可能是异丙醇与甲基丙烯酸十二酯的溶解度相对较低,不容易扩散到单体的接枝层,活性自由基的使用寿命相对较长。因此,在异丙醇溶剂反应体系下,聚丙烯接枝率达到最大值。甲基丙烯酸十二酯在水中不易溶解,但是其极性与醇相似,两者可以互溶。当溶剂中不含有水时,反应单体与溶剂互溶,使整个反应过程处于均相系统中,促进反应顺利进行;当溶剂含有水时,接枝反应一定程度上受到阻碍,接枝率有所下降。接枝率随水和甲醇体积比而变化的规律,不同于另外两种水醇混合液,可能是与溶剂的极性或空间位阻等因素有关2.1.2pp接枝改性对有机物饱和吸附率的影响影响接枝率的因素很多,本试验选取影响较大的三个因素,通过三因素三水平L从表1可以看出,与原材料相比,接枝改性后的PP材料对有机物的饱和吸附率明显增大。通过极差分析可以看出,单体质量分数的极差值最大,是液相接枝工艺的主要影响因素,次要因素分别为反应温度和反应时间。综合考虑,液相接枝优化工艺为:单体质量分数15%,反应温度78℃,反应时间2h。2.2改性前后pp样品的红外表征采用液相接枝优化工艺对PP样品进行接枝改性,并对改性前后的PP样品进行红外表征,结果如图2所示。由图2可知,曲线b中1730~1740cm2.3改性pp材料的碳元素含量对改性前后聚丙烯材料表面的元素进行分析,结果见表2。由表2可知,改性PP材料表面的氧元素含量增加,碳元素含量相对下降。说明LMA单体成功引入到PP材料表面上,酯基的数量增加,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为有机吸附物,测定不同接枝率的改性聚丙烯的吸油率,结果如图3所示。由图3可知,随着接枝率的增加,吸油率逐渐增大;当接枝率达到8.9%时,吸油率不再提高。接枝改性前,聚丙烯材料主要利用孔隙间的毛细管作用进行吸附,受压后容易漏油,保油率较低。接枝后,随着接枝率的逐渐增大,甲基丙烯酸酯单体数量逐渐增多,聚丙烯短链侧酯基增加,比表面积逐渐增大,从而增加了纤维对有机液体的吸附。当改性聚丙烯纤维接枝率为8.9%时,其比表面积达到最大值,吸油率也达到最大。当接枝率进一步增大时,改性PP材料单体直径逐渐变大,比表面积开始减小,吸油率不再提高。2.5pp材料的油率将吸附饱和的试样于离心机中离心,改变离心机转速,测定PP材料的保油率,结果见表3。表3中,随着离心机转速的增大,改性PP材料保油率略有下降;但在转速达到3000r/min时,改性PP材料的保油率依然高达96.2%。由此可见,改性PP材料的保油性能优良。2.6结果表1测定未改性和经过优化工艺改性的PP材料的断裂强力,结果如表4所示。从表4可以看出,与改性前相比,改性后的聚丙烯材料断裂强力和断裂伸长率无明显变化,强力损失不大,说明改性处理对聚丙烯材料的机械性能影响较小。3吸油剂的研制(1)以熔喷聚丙烯非织造布为基材,利用低温等离子体改性技术对其进行改性,利用液相接枝法将甲基丙烯酸十二酯引入到聚丙烯分子链上,制备了PP-g-LMA吸油材料。(2)在异丙醇溶剂反应体系下,聚丙烯接枝率达到最大值。通过正交试验,确定液相接枝反应优化工艺条件为:反应温度78℃,单体质量分数15%,反应时间2h。改性后的PP材料具有优良的吸油性和保油性能,且机械性能变化较小。200g/m试剂和试剂甲基丙烯酸十二酯(LMA)、丙酮(分析纯,广州柴顺贸易有限公司),甲苯(分析纯,济宁华凯树脂有限公司),甲醇、乙醇、异丙醇(分析纯,上海埃