超高分子量聚乙烯固相接枝马来酸酐的研究

超高分子量聚乙烯固相接枝马来酸酐的研究

徐久升

摘要：为了在超高分子量聚乙烯(PE-UHMW) 大分子链上引入极性基团，采用固相接枝法制备PE-UHMW 接枝马来酸酐(MAH)(PE-UHMW-g-MAH)，以二甲苯、十氢萘和白油为界面剂，过氧化苯甲酰(BPO) 为引发剂，用接枝单体MAH 对PE-UHMW 进行接枝改性。通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)、酸碱滴定等测试方法对PE-UHMW-g-MAH 进行表征。讨论了界面剂种类及用量、引发剂及接枝单体用量、反应时间、反应温度等因素对反应接枝率的影

响。最终选用二甲苯作为界面剂。由FTIR 可知，MAH 已接枝到PE-UHMW 分子链上；当二甲苯、BPO 和MAH 用量分别为10，1.2，3 份，反应温度为100℃，反应时间为4 h 时，PE-UHMW-g-MAH 的接枝率可达1.54%。

关键词：超高分子量聚乙烯；固相接枝；马来酸酐；接枝率

 

Study of Solid Phase Grafting of MAH onto PE-UHMW

Xu Jiusheng

Abstract:In order to connect the polar groups on the ultra-high molecular weight polyethylene(PE-UHMW) macromolecular chains，maleic anhydride (MAH) was grafted on PE-UHMW by solid phase grafting method using dimethylbenzene as the interfacial agent，benzoyl peroxide(BPO) as the initiator. The grafted product was characterized by FTIR，acid-base titration methods. The effects of the amount of interfacial agent，initiator，monomer，reaction temperature and time on the grafting degree were investigated in detail. The results show that when the amount of dimethylbenzene，BPO and MAH are 10，1.2 and 3 phr respectively，the grafting degree attain to 1.54% after carrying the reaction for 4 h at 100℃ .

Keywords ：ultra-high molecular weight polyethylene ；solid phase grafting ；MAH ；graft ratio

超高分子量聚乙烯(PE-UHMW) 是一种分子量大于150 万的热塑性工程塑料。极高的分子量及其相互缠绕的长链结构，赋予了PE-UHMW 优异的性能，PE-UHMW 具有较好的耐磨性、耐低温、耐冲击性、耐腐蚀性、化学稳定性好和自润滑等性能。但由于PE-UHMW 是非极性聚合物，表面活性低，使得PE-UHMW 与其它聚合物间的界面结合力低，相容性差，限制了其在共混物方面的应用拓展。对PE-UHMW 的接枝改性方法主要有光引发接枝、熔

融接枝、悬浮接枝、溶液接枝、辐射接枝、固相接枝等。相对于其它的接枝聚合，固相接枝聚合法具有反应温度低、基本上不破坏主链、可保持原有聚合物固有的力学性能、可常压操作、后处理简单、方便经济、高效节能等优点。目前对PE-UHMW 固相接枝的研究鲜有报道，更多的是关于普通聚乙烯(PE)固相接枝的研究。普通PE 固相接枝制备的接枝物作为增容剂，可以改善PE-UHMW 与其它聚合物的相容性，但普通PE 不具备PE-UHMW 特有的

优异性能，从而影响到PE-UHMW 共混物的性能。通过对固相接枝法制备PE-UHMW 接枝马来酸酐(MAH)(PE-UHMW-g-MAH) 的探索，为固相接枝改性PE-UHMW 提供理论依据。

结论

(1) 通过对纯化后的接枝产物PE-UHMW-g-MAH 的FTIR 分析，MAH 已接枝到PE-UHMW 的大分子链上。

(2) 比较3 种界面剂对PE-UHMW-g-MAH 接枝率的影响，最终选用二甲苯作为实验用界面剂。

(3) 用酸碱滴定方式测定界面剂二甲苯、引发剂BPO 及接枝单体MAH 的用量，反应时间和反应温度对PE-UHMW-g-MAH 接枝率的影响，当二甲苯、BPO 及MAH 用量分别为10，1.2，3 份，反应温度为100℃，反应时间为4 h 时，PE-UHMW-g-MAH 的接枝率最大，可达1.54%。