CN107746553A - 乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法，属于材料制备领域，其特征在于：将乙烯基三甲氧基硅烷溶于丙酮，加浓盐酸和去离子水混合回流，得固体颗粒；抽滤并用乙醇洗涤，经二氯甲烷和丙酮混合溶液重结晶，真空干燥得乙烯基倍半硅氧烷；将其与阻燃剂溶于四氢呋喃溶液，超声振荡使其均匀混合，得到高浓度的混合溶液；后经真空干燥以烘干溶剂得母粒；将母粒与PET切片共混后挤出造粒，制得复合材料，挤出粒子经真空干燥注塑成型。以乙烯基三甲氧基硅烷为原料，通过水解缩合反应合成了八乙烯基倍半硅氧烷，采用溶液预分散的方法将纳米颗粒和阻燃剂PACP一起包覆于PET切片上，再经熔融共混制备复合材料，以提高纳米颗粒的分散程度。

Description

乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法。
背景技术
近几十年来，合成高分子材料产业蓬勃发展，合成纤维、塑料、橡胶等高分子材料产量呈逐年增长趋势，无处不在的新型合成材料正在逐步替代钢材、木材、棉麻等传统天然材料，广泛应用于国民经济的各个部门及人们生活的各个方面。合成高分子材料丰富了我们的日常选择，促进了社会的快速发展，但同时也引发了各种潜在危机。大多数聚合物，特别是合成高分子材料属于易燃材料，燃烧时火焰传播速率快且不易熄灭，热释放速率和热释放总量较大，更为严重的是，这些合成高聚物易产生浓烟和有毒气体，火灾发生时极大威胁人们的生命安全。所以，对高分子材料进行阻燃整理变得尤为必要。
为了改善高分子材料的燃烧性能，常需要加入大量的阻燃添加剂，这些添加剂大多与材料基材相容性较差，同时较多的添加量往往会引起高分子材料物理机械性能的下降、加工性可塑性变差以及再生利用困难等各种问题，使高分子材料丧失原有优异特性。因此，材料阻燃应与使用要求相结合，不能一味地追求材料阻燃效果忽视材料的应用性能，也就是说，理想的阻燃研究应该兼顾材料阻燃性和实用性的统一。
由于八苯基倍半硅氧烷溶解性较差，且熔点较高所以熔融共混过程中八苯基倍半硅氧烷以固体颗粒状态存在，在材料中的分散尺寸也较大，具有一定的团聚倾向，故对材料机械性能提升作用并不明显。
发明内容
本发明旨在提供一种乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法。
本发明所述的乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法，包括如下步骤：（1）将乙烯基三甲氧基硅烷溶于丙酮，混合均匀，滴加浓盐酸和去离子水混合溶液，回流48h，得到白色固体颗粒；（2）抽滤并用乙醇洗涤，经二氯甲烷和丙酮混合溶液重结晶，真空干燥得白色晶体，即OVi-POSS，产率24.7%；（3）将OVi-POSS和阻燃剂PACP溶于四氢呋喃溶液，超声振荡使其均匀混合，得到高浓度的混合溶液；加入PET聚酯切片，混合均匀后，溶液经80℃真空干燥以烘干溶剂，得到预包覆的OVi-POSS/PACP/PET阻燃母粒；（4）将阻燃母粒与PET切片经微型锥形双螺杆挤出机共混后挤出造粒，制得OVi-POSS/PACP/PET复合材料，挤出粒子经真空干燥注塑成型。
本发明所述的乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法，步骤（1）所述回流温度为40℃。
本发明所述的乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法，步骤（2）所述干燥温度为60℃。
本发明所述的乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法，步骤（3）所述干燥时间为12h。
本发明所述的乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法，步骤（4）所述干燥温度为120℃。
本发明所述的乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法，步骤（4）所述干燥时间为4h。
本发明所述的乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法，以乙烯基三甲氧基硅烷为原料，通过水解缩合反应合成了八乙烯基倍半硅氧烷，热重分析表明产物具有良好的耐热氧稳定性；采用溶液预分散的方法将OVi-POSS纳米颗粒和阻燃剂PACP一起包覆于PET切片上，再经熔融共混制备OVi-POSS/PACP/PET复合材料，以提高POSS纳米颗粒的分散程度。
具体实施方式
本发明所述的乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法，包括如下步骤：（1）将乙烯基三甲氧基硅烷(68.9ml，0.45mol)溶于丙酮(675ml)，混合均匀，滴加浓盐酸(112.5ml)和去离子水(129.6ml)混合溶液，回流48h，得到白色固体颗粒；（2）抽滤并用乙醇洗涤，经二氯甲烷和丙酮混合溶液(1:3)重结晶，真空干燥得白色晶体，即OVi-POSS，产率24.7%；（3）将OVi-POSS和阻燃剂PACP溶于四氢呋喃溶液，超声振荡使其均匀混合，得到高浓度的混合溶液；加入PET聚酯切片，混合均匀后，溶液经80℃真空干燥以烘干溶剂，得到预包覆的OVi-POSS/PACP/PET阻燃母粒；（4）将阻燃母粒与PET切片经微型锥形双螺杆挤出机共混后挤出造粒，制得OVi-POSS/PACP/PET复合材料，挤出粒子经真空干燥注塑成型。
本发明所述的乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法，步骤（1）所述回流温度为40℃。步骤（2）所述干燥温度为60℃。步骤（3）所述干燥时间为12h。
本发明所述的乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法，步骤（4）所述干燥温度为120℃。步骤（4）所述干燥时间为4h。在氮气中OVi-POSS初始分解温度（T-5%）仅为225℃，且在285℃左右失重曲线趋于稳定，最后的残余量约为1.9%，最大失重温度为278.5℃。而OVi-POSS在空气中的热氧化降解过程与其在氮气中的热降解过程不同，其初始裂解温度为（T-5%）328℃，在850℃的残余量高达70.0%，远大于在氮气条件下的相关值，且失重过程在700℃趋于稳定，表现出优异的耐热氧稳定性。
此外，OVi-POSS在空气中的失重曲线出现了增重现象，相关研究表明，在较低温度（200℃）下，空气中氧气的存在可以促进OVi-POSS分子中炭自由基中心的形成，使得分子中不饱和双键转化为单键，引发自由基聚合反应，分子量随着反应时间的延长而增加，形成长链-O-Si-(CH2-CH)n-Si-O-结构，即氧引发自由基聚合机理。添加1.0%OVi-POSS可使PET的断裂强度由38.12MPa提高至64.37MPa，增幅68.9%。当体系加入5%PACP后，PET的断裂强度明显降低，杨氏模量略有增大，材料表现出硬而脆的特性，这与环三磷腈类阻燃剂在其他聚合物上的表现相一致。当体系同时引入PACP和POSS，且保持添加总量不变时，可以看出，随着POSS比例的增加和PACP比例的减少，材料的断裂强度和杨氏模量表现出逐渐增大的趋势。特别地，1.5%OVi-POSS/3.5%- PACP/PET试样的断裂强度为41.17MPa，杨氏模量为2.02GPa，与5.0%PACP/PET试样相比，其断裂强度和模量分别增加了34.1%和6.3%。对比引入POSS前后PACP/PET阻燃体系的拉伸性能变化可以得到，引入适量POSS可以弥补由于添加PACP导致PET基体力学性能下降的问题。
玻璃化温度较纯PET升高至86.9°C，在高弹态区域的储能模量也明显增大，表明OVi-POSS纳米颗粒的引入可以限制PET无定形区分子链段在高温下的移动性，这种现象可由PET基体和POSS大分子之间的界面物理作用来解释，同时这种界面物理作用也使得基质无定形区的取向更为完整，因此材料的热机械稳定性得到提升。试样1.0%OVi-POSS/4.0%PACP/PET的储能模量变化趋势和Tg均与纯PET保持一致，表明OVi-POSS的引入可以有效改善PACP/PET阻燃体系的热机械性能。引入OVi-POSS在一定程度上可以提高基体在氮气中的热稳性，这可能与POSS颗粒在氮气中热降解过程相关，均分分散于基体中的POSS颗粒在300℃以下便已形成Si-O-Si结构的物理覆盖层，起到了隔绝热量传递的作用，因此材料的热稳定性得以提高。POSS对基体的阻燃具有积极作用，其在高温下形成的稳定炭层可以有效减缓材料的热释放过程。不同比例的OVi-POSS/PACP/PET复合材料热释放速率峰值和热释放总量较纯PET相比，均明显降低，材料依旧保持较好的阻燃效果。OVi-POSS在PET基体中分散尺寸约100~200nm，OVi-POSS的加入显著改善了PET的断裂强度；此外，纳米颗粒的异相成核作用使得基体的结晶速率和结晶能力明显改善，OVi-POSS的引入亦提高了PET的玻璃化温度和热稳定性；OVi-POSS/PACP/PET复合材料热释放速率曲线上均为单一放热峰，炭层外表面富集了磷(1.23%)、硅(1.42%)等阻燃元素，这是OVi-POSS纳米颗粒和阻燃剂PACP在凝聚相共同作用的结果，材料燃烧后形成褶皱状致密炭层，隔绝热量和气体的传递，复合材料表现出良好的阻燃性能。

Claims (6)

1.一种乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将乙烯基三甲氧基硅烷溶于丙酮，混合均匀，滴加浓盐酸和去离子水混合溶液，回流48h，得到白色固体颗粒；
（2）抽滤并用乙醇洗涤，经二氯甲烷和丙酮混合溶液重结晶，真空干燥得白色晶体，即OVi-POSS；
（3）将OVi-POSS和阻燃剂PACP溶于四氢呋喃溶液，超声振荡使其均匀混合，得到高浓度的混合溶液；加入PET聚酯切片，混合均匀后，溶液经80℃真空干燥以烘干溶剂，得到预包覆的OVi-POSS/PACP/PET阻燃母粒；
（4）将阻燃母粒与PET切片经微型锥形双螺杆挤出机共混后挤出造粒，制得OVi-POSS/PACP/PET复合材料，挤出粒子经真空干燥注塑成型。
2.根据权利要求1所述的乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述回流温度为40℃。
3.根据权利要求2所述的乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述干燥温度为60℃。
4.根据权利要求3所述的乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述干燥时间为12h。
5.根据权利要求4所述的乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述干燥温度为120℃。
6.根据权利要求5所述的乙烯基倍半硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述干燥时间为4h。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108912617A (zh) * 2018-05-07 2018-11-30 亨特瑞（昆山）新材料科技有限公司 一种pet复合材料及其制备方法
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Cited By (6)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108912617A (zh) * 2018-05-07 2018-11-30 亨特瑞（昆山）新材料科技有限公司 一种pet复合材料及其制备方法
CN109749083A (zh) * 2018-12-10 2019-05-14 沈阳化工大学 八（三甲氧基硅乙基）poss硅橡胶交联剂
CN113150449A (zh) * 2021-04-02 2021-07-23 南京聚隆科技股份有限公司 一种低收缩可激光焊接聚丙烯改性复合材料及其制备方法
CN114854115A (zh) * 2022-04-08 2022-08-05 杭州富禧塑胶材料有限公司 一种耐盐雾型海上风力电缆用阻燃护套胶料及其制备方法
CN114854115B (zh) * 2022-04-08 2023-08-22 杭州富禧塑胶材料有限公司 一种耐盐雾型海上风力电缆用阻燃护套胶料及其制备方法
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