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时献研读20 | 土耳其科研人员发现可以利用开环复分解聚合(ROMP)反应制备含磷和苯基共聚物,用于聚丙烯-IFR体系阻燃

  土耳其科贾埃利大学的Guralp Ozkoc教授和耶尔德兹理工大学Tarik Eren 教授通过开环复分解聚合反应制备新型含磷或含苯基的2-苯基聚合物,3磷酸酯类聚合物及2苯基-3磷酸酯共聚物,将其应用于PP阻燃,充分发挥聚合型阻燃剂相对于小分子添加剂的环境友好性,容易与其它聚合物共混及其缠结不易从聚合物基体析出等优势。



  研究者通过分子设计、开环、分解、聚合等制备了2-苯基聚合物,3磷酸酯类聚合物及2苯基-3磷酸酯共聚物,同时选用了八苯基POSS,将上述物质分别与聚磷酸铵等与PP组成的PP/膨胀型阻燃剂(IFR)化合物熔融共混来制备新一代聚丙烯复合材料。这项工作的核心点即研究含苯基和含磷的均聚物和共聚物及八苯基POSS对PP / IFR共混物的阻燃协同效应和力学性能影响。

  以普通溶液聚合制备目标单体,并通过自由基聚合制备它们的均聚物、共聚物。通过熔融共混按一定比例将其均聚物及共聚物与PP/IFR体系制备新一代PP复合材料。



  采用FTIR,1HNMR等对小分子及其均聚物、共聚物等进行结构表征,表明了预期产物的成功制备,采用TGA,DSC,UL94,LOI测试等对均聚物、共聚物及PP复合材料进行热性能与燃烧性能表征。

  TGA测试显示,2-苯基聚合物热分解温度较高,残炭量为15%左右;3磷酸酯类聚合物热分解温度提前,残炭量可到40%;2苯基-3磷酸酯共聚物残炭量介于两者之间。



  对复合材料的热稳定性测试评估,结果表明复合材料热分解分两步,2苯基 -3-磷酸酯共聚物的引入会使复合材料的第一部分解提前,第二阶段的热稳定性提升明显。前者是由于磷酸类基团的催化分解,后者是由于复合材料热稳定性能的提升。



  对引入共聚物后的复合材料进行动态力学分析,表2(V)为测试结果,复合材料的储能模量有所下降,可能是由于酯基的内增塑作用,但随着温度的升高,PP/IFR和PP/IFR/添加剂 复合材料的储能模量差异变小。



  通过UL94测试和LOI测试对复合材料燃烧性能进行评估,纯PP高度易燃有滴落,LOI值仅为18.3%,PP/IFR对燃烧性能提升不明显,仍有滴落;PP/IFR/添加剂到一定添加量时,阻燃等级提升,且滴落现象减缓或消失,LOI值可上升至26%以上,表明了复合材料阻燃性能提升。




最后,研究者对复合材料阻燃机理给与阐述:其机理主要为炭层的阻隔作用和气相上的自由基捕捉作用双重功效。

 

内容来源:

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

原文链接:

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

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