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在普通线形等规聚丙烯中引入长链支化结构可以有效地提高聚丙烯的熔体强度,解决聚丙烯热成型时易引起容器壁厚不均,挤出涂布压延时常出现边沿卷曲、收缩,挤出发泡时泡孔塌陷等问题,其应用前景十分广阔。本研究利用转矩流变仪为反应器,采用后反应加工的方法通过聚丙烯的熔融自由基支化反应制备了具有长链支化结构的聚丙烯,得到的结果如下:(1)通过改变反应温度、引发剂种类和用量、自由基调控剂种类和用量及接枝单体种类和用量,考察了不同加工工艺和物料配比对改性PP产物结构和性能的影响。研究结果表明,过高的反应温度会促进PP的交联和降解,不利于支化反应的进行,而温度过低则不利于PP的熔融,以180℃左右为宜;不同半衰期的引发剂对PP支化反应的影响不同,过氧化二异丙苯(DCP)和2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(DHBP)能更好地与体系中的自由基活性调控剂配合,使反应过程更易调控,而半衰期较短的过氧化苯甲酰(BPO)则不适宜用于引发PP的熔融支化反应;引发剂过量会导致PP的降解,使PP的熔融指数升高,熔体强度降低,DCP以0.05phr为宜,DHBP则选择0.1phr;不同取代基和不同中心原子的二硫代氨基甲酸盐对体系自由基活性的调控作用有所差异,取代基较小活性较高的二甲基二硫代氨基甲酸锌(ZDMC)对反应的调控效果较好,其用量需控制在合适的范围内,与相应的引发剂匹配;不同官能度的接枝单体对PP支化产物的支化点密度和支链长度影响不同,随着接枝单体官能度的增加,PP的支化水平逐渐提高,支链的“多重性”愈加明显;增加接枝单体的用量能提高PP产物的抗熔垂性,但过量的单体容易引起凝胶的产生。(2)以PP的转矩-时间曲线为参照,在不同反应时间点分别取样分析,考察了反应时间对改性PP产物熔体结构和熔体特性的影响。结果表明,随着反应时间的延长,PP的分子链结构从线形逐渐转变为支化结构,其各项流变参数如储能模量(G′)、复数粘度(η*)、损耗角(δ)等都有较大变化。当反应进行到第二转矩峰峰顶时,其各项性能指标达到最佳:末端G′的斜率值从纯PP的1.38降到了0.44,η*ω=0.01rad·s-1从纯PP的15039.8 Pa·s增大到60338.4 Pa·s,且在δ-ω曲线呈现出一段类似橡胶平台的区域;各改性PP的Cole-Cole图均偏离了半圆形,表明长支链的引入改变了PP的松弛机制。随着反应的进行,PP逐渐从线形结构转变为支化结构,当反应进行到第二转矩峰峰顶时,能形成“疏而长”的支链结构,而当反应继续进行,PP主链和支链降解,最终则会形成“密而短”的支链结构。(3)对制备的长链支化聚丙烯进行了挤出发泡和宏观性能测试。测试结果表明,与线形纯PP相比,改性PP具有更强的出口胀大效应,其发泡样品的平均宽度较宽(51.78mm),平均厚度(12.32mm)也比纯PP发泡样品的厚度大,发泡倍率较高,密度较小(0.084g·cm-3),且发泡过程中无气体逸出,表面泡孔无破裂现象,其泡孔形貌较为规整,呈现出一定的“蜂窝状”结构。改性PP的拉伸强度与线形纯PP相比提高了18.2%,弯曲强度提高了77.3%,弯曲模量提高了78.7%,维卡软化温度提高了10℃。动态力学测试表明,改性长链支化PP的分子运动对温度的依赖性比线形纯PP更为敏感,但其玻璃化转变温度变化不大。