新型乙烯-硅氧烷共聚物的合成及潤滑性研究.pdf

1、聚烯烴價(jià)格低廉、綜合性能優(yōu)良，是應(yīng)用最廣泛的通用塑料。然而，由于缺乏功能基團(tuán)，傳統(tǒng)的聚烯烴產(chǎn)品難以滿足日益多樣化的性能需求，因此對聚烯烴的功能化改性具有重要的研究意義和廣泛的工業(yè)影響。有機(jī)硅是以Si-O為主鏈、甲基為側(cè)鏈的兼具有機(jī)-無機(jī)特性的化合物，具有分子鏈柔順性好、表面張力極低、熱穩(wěn)定性良好等特點(diǎn)。然而，有機(jī)硅的機(jī)械性能不足，與碳基材料的相容性差。將聚烯烴和有機(jī)硅結(jié)合，設(shè)計(jì)并合成聚烯烴與有機(jī)硅的嵌段或者接枝共聚物，能有效集成聚烯烴機(jī)

2、械性能良好、與碳基材料相容性好和有機(jī)硅分子鏈柔順性好、表面張力低的優(yōu)點(diǎn)，尤其適合用作聚烯烴加工的復(fù)合潤滑劑。
　　本文首先設(shè)計(jì)并合成了三種新型乙烯-硅氧烷共聚物，分別是含硅乙烯共聚物、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。然后將這三種乙烯-硅氧烷共聚物用作HDPE加工的復(fù)合潤滑劑，研究了不同共聚物結(jié)構(gòu)對HDPE本體性能和表面性能的影響。主要內(nèi)容包括:
　　(1)設(shè)計(jì)并制備了一種新型低極

3、性含硅大單體(OO7)，通過乙烯與大單體的配位共聚反應(yīng)，合成了含硅乙烯共聚物(E-co-OO7)。研究了兩種催化體系——rac-EtInd2ZrCl2/MAO和VC13(THF)3/Et2AlCl的聚合行為，發(fā)現(xiàn)OO7對配位共聚催化劑的毒害作用遠(yuǎn)低于其他種類的有機(jī)硅大單體。隨著OO7加入量從80mmol/L增大至280 mmol/L，E-co-OO7的共單體插入率從1.7 mol％增大至5.6mol％，重均分子量從22700 g/mol

4、降低至10700 g/mol，分子量分布指數(shù)從2.6下降至1.7。熱性能研究表明，E-co-OO7共單體含量越高，其玻璃化溫度越低(-76.1～-64.0℃)，結(jié)晶性能越弱。
　　(2)通過低含氫硅油與單末端雙鍵聚乙烯(vPE)的硅氫加成反應(yīng)，首次合成了聚二甲基硅氧烷-g-聚乙烯共聚物(PDMS-g-PE)。低含氫硅油含氫量越高，接枝上的PE支鏈越多，所得PDMS-g-PE的分子量越大（重均分子量為69800～82900g/mol

5、，分子量分布指數(shù)為2.8～4），同時(shí)硅氧烷含量越低(27～46wt％)。熱性能研究表明，PDMS-g-PE玻璃化溫度極低(-124.5～-118.2℃)，而且共聚物的硅氧烷含量越低，其玻璃化溫度越高，結(jié)晶性能越強(qiáng)。
　　(3)制備了一系列含有不同鏈長硅氧烷、分子量相近的聚烷基硅氧烷(PHSX)，通過PHSX與vPE的硅氫加成反應(yīng)，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

6、量為16100～18700g/mol，分子量分布指數(shù)為1.5～1.7，硅氧烷含量為21～48 wt％。熱性能研究表明，PE-b-PHSX-b-PE中硅氧烷鏈段越長，其玻璃化溫度越低(-120.5～-89.0℃)，結(jié)晶性能越弱。相形態(tài)研究表明，經(jīng)退火操作后，共聚物的表面和本體相形態(tài)都呈現(xiàn)層狀相分離。
　　(4)研究了以上三種乙烯-硅氧烷共聚物作為HDPE復(fù)合潤滑劑的應(yīng)用效果，結(jié)果表明:加入少量（2％，5％或10％）乙烯-硅氧烷共聚物

7、使HDPE的流動性能提高，彈性模量和拉伸強(qiáng)度降低，斷裂伸長率提高，部分缺口沖擊強(qiáng)度提高，同時(shí)使其表面張力、摩擦系數(shù)和磨損率降低。含有最長硅氧烷鏈段的嵌段共聚物PE-b-PHSX15-b-PE具有最好的內(nèi)潤滑性和外潤滑性，其共混物（加入量5％）的熔融指數(shù)(2.53 g/10min)比純HDPE高81％，水接觸角(106°)比純HDPE高18％，摩擦系數(shù)(0.047)比純HDPE低35％，磨損率(5.2×10-3 mm3/Nm)比純HDPE