苯基氨丙基硅树脂的制备以及在聚碳酸酯中的应用

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在火灾频发和关注环保的今天,阻燃材料(特别是阻燃高分子材料)和无卤阻燃技术也逐渐成为全球研究的热点。本文主要是通过两种方法合成含苯基和氨丙基的硅树脂,对影响反应的各项因素进行了探讨,并研究其对聚碳酸酯的阻燃改性。 第一种方法是在碱催化下,用苯基三乙氧基硅烷(PTES)、氨丙基三乙氧基硅烷(APS)和二苯基二甲氧基硅烷(DDS)三组分水解共聚制得硅树脂。实验结果表明,生成机硅树脂的较佳条件为:反应温度为25℃,以25wt%的四甲基氢氧化铵水溶液作为催化剂,水为溶剂;较佳配方为:去离子水为100份(质量),催化剂为0.8份,PTES、APS和DDS三组分的总的摩尔浓度为0.4~0.8mol/L之间,且三者比例在7∶4∶4(摩尔比)左右;采用三组分混合后逐滴滴加的方式加料;同时搅拌器合适的搅拌速率约为300转/分。这样制得的产物为白色粉末,难熔融,能部分溶解于常见的有机溶剂,完全溶解于二甲基亚砜。采用FT-IR、<29>Si NMR、TGA等分析表征了共缩聚产物的结构,证实硅树脂产物中成功地引入了苯基、二苯基以及氨丙基。 第二种方法是在酸催化下,用PTES、APS和DDS三组分水解共聚制得硅树脂。通过实验,对PTES/APS/DDS=3/1/1(摩尔比)下的反应条件进行了探讨,结果表明介质甲苯与水中甲苯的用量约为80%,2M的盐酸作为催化剂,其用量约为甲苯和水的10~15wt%。水解温度控制在80℃。三者的总摩尔浓度以1mol/L为宜。产物硅树脂为灰白色固体,60℃以上即可以软化,110℃以上呈熔融液体状。能溶于常见的有机溶剂。用FT-IR、<1>H NMR、<29> Si NMR、TGA等分析了制得的产物,证实为APS、PTES、DDS三者共缩聚的产物。 把以上两种方法制得的硅树脂依次命名为SRA和SRB,研究其对PC的阻燃。实验表明,SRB能更好地用于PC的阻燃,且力学性能影响更少,PC为100份时加入量为1份左右为宜。研究SRB与二苯基砜磺酸钾(KSS)和聚偏氟乙烯(PVDF)复合阻燃PC的协同效果,用氧指数法和垂直燃烧(UL94)法对阻燃性能进行了测试。发现相比于PVDF,KSS更能提高PC的LOI。当KSS为0.1份,PVDF为0.3份,SRB为0.5~1份时,PC能达到UL94 V-0@1.6mm的阻燃级别,LOI从27.3%提高到37.0%,PC力学性能的保持率也较高。考虑燃烧后的炭层形态,结合对样条的TGA和DTG分析,对三者复合阻燃PC的机理进行了初步探讨。
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