聚苯基硅氧烷-聚丙烯接枝共聚物的合成与性能研究
时间:2005-06-23
吴宁晶 周汝毅 郑安呐 胡福增
( 华东理工大学材料科学与工程学院 上海 200237)
为了满足塑料对阻燃剂的高效、低烟、低毒、价廉、无污染、无设备腐蚀性，并对塑料的物理机械性能和加工性能影响小等多方面要求，现在国内外正致力研究和开发具有多方面效能的新一代阻燃剂。硅系复合阻燃体系就是一种具有很好开发应用前景的新型聚烯烃阻燃剂之一。
目前已提供市场的有机硅系阻燃别是美国通用公司生产的5FR—100，是一种呈透明粘稠状的硅酮聚合物。日本出光石油化学株会社研制并上市了Si阻燃PC材料，该阻燃剂的优点是阻燃剂的添加量少，并且材料的物理性质和一般的聚碳酸酯相同,再生三次后发现其物理性质基本不变,可用于其它阻燃剂不适合的工作部件。
本文首先合成了聚苯基有机硅的大分子，然后将大分子在挤出机中和聚丙烯进行熔融接枝，研究发现聚丙烯的力学性能影响不大的情况下，接枝聚合物的阻燃性能有显著的提高。
采用“大单体技术”合成有机硅接枝聚丙烯共聚物，首先，以氢氧化锂为引发剂， N，N-二甲基甲酰胺为促进剂，采用阴离子聚合方法，使P4开环聚合，聚合完成后采用乙烯基二甲基硅氧烷封端，合成末端带有双键的有机硅大单体。然后，将聚丙烯与有机硅大单体在挤出机中进行自由基熔融接枝反应生成有机硅/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谱图，从图中可以看出，7.2-7.8对应于大分子中苯环的邻位、间位、和对位氢的化学位移，而在0.08之间出现的质子峰对应于有机硅大分子端基硅甲基的化学位移；另外在6.5左右出现的三个小的质子峰对应于大分子中端基双键的化学位移，这证明了有机硅活性大分子末端带有双键。
图2是聚丙烯和有机硅/聚丙烯接枝共聚物的红外谱图，与纯的聚丙烯相比，在1077和1120cm-1出现的吸收峰是聚苯基硅氧烷链段中硅氧键的不对称伸缩振动，并且在1580cm-1处出现的吸收峰是有机硅中苯环的特征吸收峰，所以从红外谱图可知，通过自由基熔融反应聚苯基硅氧烷大分子接枝到聚丙烯主链上。表1是有机硅大分子接枝到聚丙烯的接枝率和接枝效率，当有机硅含量为5%，接枝效率高达96.4%，但随着有机硅质量分数的增加，接枝效率会下降。
聚苯基硅氧烷/聚丙烯接枝共聚物的力学与阻燃性能见表2，由表2中的数据可知，随着加入有机硅含量的增加，聚丙烯的力学性能有部分下降，但当加入有机硅的重量分数为5%时，其氧指数为24.6，增加了36.1%，共聚物的阻燃性能有显著的提高，并随着有机硅含量的增加，其增加幅度逐渐减少,这为制备新型的绿色阻燃材料提供了很好的基础。
参考文献：
[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
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