二氧化碳和环氧丙烷共聚物反应挤出研究
本课题以双螺杆为主要反应容器，对液态的二氧化碳和环氧丙烷共聚物的低聚物(Mn=2000)进行反应挤出，利用扩链剂、异氰酸酯和偶联剂进行扩链增强，通过研究机械结构、加工工艺和配方组成，使液态的低聚物反应成为具备吹塑加工性能的薄膜材料。
本课题研究的共聚物以二氧化碳和环氧丙烷为主要原料，兼具固化二氧化碳与自降解等优点，在当前世界的气候与能源背景下，应用前景非常广阔。但是目前受到催化剂用量大与合成环境苛刻双面因素影响，该共聚物的合成成本非常高昂，生产能力不高。同时由于材料本身的结构，脆性和耐热性能都非常的差，加工性能不佳。
本课题利用双螺杆挤出机做为柱塞流反应器，对低分子共聚物预聚物进行扩链反应挤出，然后再通过偶联剂进一步处理，是该材料实现低成本和连续化生产，同时提高材料的加工性能。
本实验的整个流程都坚持了“使反应设备适合反应过程”的原则，通过研究反应本身，使用适合反应设备的机械结构和工艺参数，尽力减少副反应，使反应向我们需要的方向进行。
实验过程以双螺杆挤出机为反应容器对二氧化碳与环氧丙烷共聚物、异氰酸酯(MDI)和扩链剂1，4-丁二醇(BDO)进行反应挤出扩链，进一步使用单螺杆挤出机，用偶联剂对共聚物进行处理进一步提高其力学性能。用万能材料测试机和熔融指数仪分别研究了不同配方和工艺下共聚物的力学性能和熔融指数变化，结果表明，异氰酸酯指数、扩链剂用量、螺杆反应段温度以及螺杆的转速，是影响共聚物力学性能的主要因素。综合考虑，当异氰酸酯指数R为1.3，扩链剂ρ值为0.6，双螺杆反应温度为120℃，螺杆转速为30r/min，偶联剂采用0.2％的BASF4368CS，反应挤出的共聚物达到吹塑要求。
用红外表征测试表明双螺杆内发生的挤出扩链反应，通过GPC观测反应各阶段的分子量，通过反应挤出反应物的分子量从2000提高到2×104，并通过偶联剂处理后，提高了力学性能和尺寸稳定性。
二氧化碳;环氧丙烷;共聚物;封闭渐进式挤出机;反应挤出;薄膜材料;吹塑加工性能
北京化工大学
硕士
化学
苑会林
2010
中文
TQ320.663;TB383
52
2010-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）