聚苯基硅氧烷-聚丙烯接枝共聚物的合成與性能研究
時間:2005-07-27
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(shè)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(xiàn)在國內(nèi)外正致力研究和開發(fā)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(fā)應(yīng)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(chǎn)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(yōu)點是阻燃劑的添加量少，并且材料的物理性質(zhì)和一般的聚碳酸酯相同,再生三次后發(fā)現(xiàn)其物理性質(zhì)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(fā)現(xiàn)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(shù)”合成有機硅接枝聚丙烯共聚物，首先，以氫氧化鋰為引發(fā)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(huán)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(yīng)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(yīng)于大分子中苯環(huán)的鄰位、間位、和對位氫的化學位移，而在0.08之間出現(xiàn)的質(zhì)子峰對應(yīng)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(xiàn)的三個小的質(zhì)子峰對應(yīng)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(xiàn)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(xiàn)的吸收峰是有機硅中苯環(huán)的特征吸收峰，所以從紅外譜圖可知，通過自由基熔融反應(yīng)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(zhì)量分數(shù)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(shù)據(jù)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(shù)為5%時，其氧指數(shù)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(chǔ)。
參考文獻：
[1] R.P.Kambour,W.V.Ligon,R.R.Russell.Journal of Polymer Science: Polymer Letters Edition,1978,16,327-333
[2] R.P.Kambour.Journal of Applied Polymer Science,1981,26,861-877
[3] 小出進一。第二屆中日工程塑料研討會學術(shù)報告,2001,84-86
論文來源：2004年全國高分子材料科學與工程研討會論文
