聚苯基硅氧烷-聚丙烯接枝共聚物的合成與性能研究
時間:2005-06-23
吳寧晶 周汝毅 鄭安吶 胡福增
( 華東理工大學材料科學與工程學院 上海 200237)
為了滿足塑料對阻燃劑的高效、低煙、低毒、價廉、無污染、無設備腐蝕性，并對塑料的物理機械性能和加工性能影響小等多方面要求，現在國內外正致力研究和開發具有多方面效能的新一代阻燃劑。硅系復合阻燃體系就是一種具有很好開發應用前景的新型聚烯烴阻燃劑之一。
目前已提供市場的有機硅系阻燃別是美國通用公司生產的5FR—100，是一種呈透明粘稠狀的硅酮聚合物。日本出光石油化學株會社研制并上市了Si阻燃PC材料，該阻燃劑的優點是阻燃劑的添加量少，并且材料的物理性質和一般的聚碳酸酯相同,再生三次后發現其物理性質基本不變,可用于其它阻燃劑不適合的工作部件。
本文首先合成了聚苯基有機硅的大分子，然后將大分子在擠出機中和聚丙烯進行熔融接枝，研究發現聚丙烯的力學性能影響不大的情況下，接枝聚合物的阻燃性能有顯著的提高。
采用“大單體技術”合成有機硅接枝聚丙烯共聚物，首先，以氫氧化鋰為引發劑， N，N-二甲基甲酰胺為促進劑，采用陰離子聚合方法，使P4開環聚合，聚合完成后采用乙烯基二甲基硅氧烷封端，合成末端帶有雙鍵的有機硅大單體。然后，將聚丙烯與有機硅大單體在擠出機中進行自由基熔融接枝反應生成有機硅/聚丙烯接枝共聚物。
Fig.1是聚二苯基硅氧烷大分子的核磁共振譜圖，從圖中可以看出，7.2-7.8對應于大分子中苯環的鄰位、間位、和對位氫的化學位移，而在0.08之間出現的質子峰對應于有機硅大分子端基硅甲基的化學位移；另外在6.5左右出現的三個小的質子峰對應于大分子中端基雙鍵的化學位移，這證明了有機硅活性大分子末端帶有雙鍵。
圖2是聚丙烯和有機硅/聚丙烯接枝共聚物的紅外譜圖，與純的聚丙烯相比，在1077和1120cm-1出現的吸收峰是聚苯基硅氧烷鏈段中硅氧鍵的不對稱伸縮振動，并且在1580cm-1處出現的吸收峰是有機硅中苯環的特征吸收峰，所以從紅外譜圖可知，通過自由基熔融反應聚苯基硅氧烷大分子接枝到聚丙烯主鏈上。表1是有機硅大分子接枝到聚丙烯的接枝率和接枝效率，當有機硅含量為5%，接枝效率高達96.4%，但隨著有機硅質量分數的增加，接枝效率會下降。
聚苯基硅氧烷/聚丙烯接枝共聚物的力學與阻燃性能見表2，由表2中的數據可知，隨著加入有機硅含量的增加，聚丙烯的力學性能有部分下降，但當加入有機硅的重量分數為5%時，其氧指數為24.6，增加了36.1%，共聚物的阻燃性能有顯著的提高，并隨著有機硅含量的增加，其增加幅度逐漸減少,這為制備新型的綠色阻燃材料提供了很好的基礎。
參考文獻：
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