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時獻研讀20 | 土耳其科研人員發現可以利用開環復分解聚合(ROMP)反應制備含磷和苯基共聚物,用于聚丙烯-IFR體系阻燃

  土耳其科賈埃利大學的Guralp Ozkoc教授和耶爾德茲理工大學Tarik Eren 教授通過開環復分解聚合反應制備新型含磷或含苯基的2-苯基聚合物,3磷酸酯類聚合物及2苯基-3磷酸酯共聚物,將其應用于PP阻燃,充分發揮聚合型阻燃劑相對于小分子添加劑的環境友好性,容易與其它聚合物共混及其纏結不易從聚合物基體析出等優勢。



  研究者通過分子設計、開環、分解、聚合等制備了2-苯基聚合物,3磷酸酯類聚合物及2苯基-3磷酸酯共聚物,同時選用了八苯基POSS,將上述物質分別與聚磷酸銨等與PP組成的PP/膨脹型阻燃劑(IFR)化合物熔融共混來制備新一代聚丙烯復合材料。這項工作的核心點即研究含苯基和含磷的均聚物和共聚物及八苯基POSS對PP / IFR共混物的阻燃協同效應和力學性能影響。

  以普通溶液聚合制備目標單體,并通過自由基聚合制備它們的均聚物、共聚物。通過熔融共混按一定比例將其均聚物及共聚物與PP/IFR體系制備新一代PP復合材料。



  采用FTIR,1HNMR等對小分子及其均聚物、共聚物等進行結構表征,表明了預期產物的成功制備,采用TGA,DSC,UL94,LOI測試等對均聚物、共聚物及PP復合材料進行熱性能與燃燒性能表征。

  TGA測試顯示,2-苯基聚合物熱分解溫度較高,殘炭量為15%左右;3磷酸酯類聚合物熱分解溫度提前,殘炭量可到40%;2苯基-3磷酸酯共聚物殘炭量介于兩者之間。



  對復合材料的熱穩定性測試評估,結果表明復合材料熱分解分兩步,2苯基 -3-磷酸酯共聚物的引入會使復合材料的第一部分解提前,第二階段的熱穩定性提升明顯。前者是由于磷酸類基團的催化分解,后者是由于復合材料熱穩定性能的提升。



  對引入共聚物后的復合材料進行動態力學分析,表2(V)為測試結果,復合材料的儲能模量有所下降,可能是由于酯基的內增塑作用,但隨著溫度的升高,PP/IFR和PP/IFR/添加劑 復合材料的儲能模量差異變小。



  通過UL94測試和LOI測試對復合材料燃燒性能進行評估,純PP高度易燃有滴落,LOI值僅為18.3%,PP/IFR對燃燒性能提升不明顯,仍有滴落;PP/IFR/添加劑到一定添加量時,阻燃等級提升,且滴落現象減緩或消失,LOI值可上升至26%以上,表明了復合材料阻燃性能提升。




最后,研究者對復合材料阻燃機理給與闡述:其機理主要為炭層的阻隔作用和氣相上的自由基捕捉作用雙重功效。

 

內容來源:

《Journal of Applied Polymer Science》(135卷,11期,2018年3月15日,45998頁)

原文鏈接:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/app.45998/full

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