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聚烯烃价格低廉、综合性能优良,是应用最广泛的通用塑料。然而,由于缺乏功能基团,传统的聚烯烃产品难以满足日益多样化的性能需求,因此对聚烯烃的功能化改性具有重要的研究意义和广泛的工业影响。有机硅是以Si-O为主链、甲基为侧链的兼具有机-无机特性的化合物,具有分子链柔顺性好、表面张力极低、热稳定性良好等特点。然而,有机硅的机械性能不足,与碳基材料的相容性差。将聚烯烃和有机硅结合,设计并合成聚烯烃与有机硅的嵌段或者接枝共聚物,能有效集成聚烯烃机械性能良好、与碳基材料相容性好和有机硅分子链柔顺性好、表面张力低的优点,尤其适合用作聚烯烃加工的复合润滑剂。本文首先设计并合成了三种新型乙烯-硅氧烷共聚物,分别是含硅乙烯共聚物、聚二甲基硅氧烷-g-聚乙烯共聚物和聚乙烯-b-聚烷基硅氧烷-b-聚乙烯共聚物。然后将这三种乙烯-硅氧烷共聚物用作HDPE加工的复合润滑剂,研究了不同共聚物结构对HDPE本体性能和表面性能的影响。主要内容包括:(1)设计并制备了 一种新型低极性含硅大单体(OO7),通过乙烯与大单体的配位共聚反应,合成了含硅乙烯共聚物(E-co-007)。研究了两种催化体系——rac-EtInd2ZrCl2/MAO 和 VCl3(THF)3/Et2AlCl 的聚合行为,发现 OO7 对配位共聚催化剂的毒害作用远低于其他种类的有机硅大单体。随着OO7加入量从80 mmol/L增大至280 mmol/L,E-co-OO7的共单体插入率从1.7 mol%增大至5.6 mol%,重均分子量从22700 g/mol降低至10700 g/mol,分子量分布指数从2.6下降至1.7。热性能研究表明,E-co-OO7共单体含量越高,其玻璃化温度越低(-76.1～-64.0℃),结晶性能越弱。(2)通过低含氢硅油与单末端双键聚乙烯(vPE)的硅氢加成反应,首次合成了聚二甲基硅氧烷-g-聚乙烯共聚物(PDMS-g-PE)。低含氢硅油含氢量越高,接枝上的PE支链越多,所得PDMS-g-PE的分子量越大(重均分子量为69800～82900g/mol,分子量分布指数为2.8～4),同时硅氧烷含量越低(27～46wt%)。热性能研究表明,PDMS-g-PE玻璃化温度极低(-124.5～-118.2℃),而且共聚物的硅氧烷含量越低,其玻璃化温度越高,结晶性能越强。(3)制备了一系列含有不同链长硅氧烷、分子量相近的聚烷基硅氧烷(PHSX),通过PHSX与vPE的硅氢加成反应,合成了新型聚乙烯-b-聚烷基硅氧烷-b-聚乙烯共聚物(PE-b-PHSX-b-PE)。共聚物的重均分子量为16100～18700 g/mol,分子量分布指数为1.5～1.7,硅氧烷含量为21～48wt%。热性能研究表明,PE-b-PHSX-b-PE中硅氧烷链段越长,其玻璃化温度越低(-120.5～-89.0℃),结晶性能越弱。相形态研究表明,经退火操作后,共聚物的表面和本体相形态都呈现层状相分离。(4)研究了以上三种乙烯-硅氧烷共聚物作为HDPE复合润滑剂的应用效果,结果表明:加入少量(2%,5%或10%)乙烯-硅氧烷共聚物使HDPE的流动性能提高,弹性模量和拉伸强度降低,断裂伸长率提高,部分缺口冲击强度提高,同时使其表面张力、摩擦系数和磨损率降低。含有最长硅氧烷链段的嵌段共聚物PE-b-PHSX15-b-PE具有最好的内润滑性和外润滑性,其共混物(加入量5%)的熔融指数(2.53g/10min)比纯HDPE高81%,水接触角(106°)比纯HDPE高]8%,摩擦系数(0.047)比纯HDPE低35%,磨损率(5.2 × 10-3 mm3/Nm)比纯HDPE低53%。与常用的润滑剂(硅氧烷母料或者聚乙烯蜡)相比,乙烯-硅氧烷共聚物在内、外润滑性、力学性能和热稳定性方面具有全方位的优势。