羧基聚硅氧烷和羥基聚硅氧烷的合成表征及對聚碳酸酯的阻燃研究.pdf

1、高分子材料的廣泛應(yīng)用正帶動著阻燃劑的迅速發(fā)展。隨著阻燃技術(shù)向環(huán)保化、低毒化、高效化的方向發(fā)展,環(huán)境友好型阻燃技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為阻燃材料研究的主要方向之一。有機(jī)聚硅氧烷正是一類理想的環(huán)境友好型有機(jī)硅阻燃劑,其引入聚合物后的熱分解及燃燒過程主要釋放的二氧化硅(SiO2)及其他含硅產(chǎn)物幾乎對環(huán)境沒有污染,且含硅阻燃聚合物燃燒時少煙低毒、火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷Ｒ虼?有機(jī)聚硅氧烷在聚合物的阻燃應(yīng)用研究方面引起了工業(yè)界和廣大研究者的濃厚興趣。
　　

2、 本文在大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上,對有機(jī)聚硅氧烷、聚碳酸酯的概況以及常用阻燃劑的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。同時,本文以甲基二乙氧基氫硅烷(含一定量的三乙氧基氫硅烷)、丙烯酸、丙烯醇為原料合成了含有羧基和羥基的聚硅氧烷固體微粒,對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征分析。另外,本研究還采用熔融共混法制備了分別含有兩種含碳官能團(tuán)聚硅氧烷的PC復(fù)合材料,考察了復(fù)合材料的熱分解過程、燃燒行為和力學(xué)性能,初步探討了其阻燃機(jī)理。本論文歸納起來包括以下內(nèi)容。
　　 (1)

3、有機(jī)硅中間體(Organic Silicone Intermediate,簡稱OSI)衍生物的合成與影響因素的研究。
　　 以甲基二乙氧基氫硅烷(含三乙氧基氫硅烷)分別與丙烯酸和丙烯醇進(jìn)行硅氫加成反應(yīng),合成出含有羧基和羥基的有機(jī)硅中間體OSI-COOH和OSI-OH,討論了時間、溫度、物料摩爾比對中問體產(chǎn)率的影響,得出了較為合理的實(shí)驗(yàn)條件:對于OSI-COOH,Si-H與C=C的比例為1.2:1,溫度為85℃,反應(yīng)時間24h;對

4、于OSI-OH,Si-H與C=C的比例為2.0:1,溫度為90℃,反應(yīng)時間20h,產(chǎn)率分別為97.86％和95.48％。
　　 (2)羧基聚硅氧烷(Carboxyl-Polysiloxane,簡稱POS-COOH)和羥基聚硅氧烷(Hydroxyl-Polysiloxane,簡稱POS-OH)的合成與表征。
　　 以合成的有機(jī)硅中間體OSI-COOH和OSI-OH為原料,通過水解縮聚合成出羧基聚硅氧烷(POS-COOH)和

5、羥基聚硅氧烷(POS-OH)。反應(yīng)條件為40-50％的硫酸水溶液,30-35℃下,反應(yīng)1-2h,產(chǎn)率分別為88.92％和92.77％。用傅立葉紅外光譜(FTIR),硅核磁共振譜(29Si-NMR),掃描電子顯微鏡(SEM),透射電子顯微鏡(TEM)以及X射線衍射光譜儀(XRD)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析表征;通過在氮?dú)庵械臒嶂胤治?TGA),對兩種功能聚硅氧烷的熱性能進(jìn)行研究。
　　 (3)聚碳酸酯(polycarbonate,簡稱PC)復(fù)合

6、材料的制備,阻燃性、熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能的研究。
　　 將POS-COOH和POS-OH分別與PC共混制成阻燃PC復(fù)合材料,LOI和UL-94測試結(jié)果表明二者能夠較好地起到阻燃作用,LOI分別提高到32.3和31.1,能通過UL-94V1級測試。TGA結(jié)果表明,阻燃劑的加入提高了PC高溫下的熱穩(wěn)定性,PC的起始分解溫度分別提高了43.5℃和33.8℃,最大分解速率溫度分別提高了31.1℃和30.6℃,阻燃劑還起到了成炭的作用。力學(xué)