
摘要:介绍了碳系自由基引发剂的结构、热分解性能和作用机理,以及它们在功能性工程塑料的制备、高分子改性、粘合剂和阻燃材料方面的应用 关键词:碳系自由基引发剂T86 工程塑料 粘合剂 阻燃剂 联枯
碳系自由基引发剂是相对于高分子聚合反应常用的过氧化自由基引发剂而言的一种新型引发剂。结构通式见图1。
与过氧化引发剂不一样的是,碳系自由基引发剂由热或紫外线引发,生成不含氧的自由基。式中R1、R2和R3可为烷烃、芳烃或氢,市场已有的碳系自由基引发剂的3个取代基中至少有一个是芳烃,这种引发剂的热分解温度相对较低,自由基较稳定,在高分子应用反应中,选择性较好。
已有的碳系自由基引发剂及其衍生物结构见图2。Interox - (德国S.R.L.公司)、Nofmer BC(日本宇部化学株式会社)、Perkadox 30(A KEO N. V公司) 等多种商品名命名。
碳系自由基引发剂的化学结构不同,它们热分解的温度和紫外线的波长也不相同。另外,芳烃上如连有其他基团,对它们的热分解温度也有影响,一般情况下可降低碳系自由基引发剂的热分解温度。它们的热分解分析结果见图3 。
注:仪器型号为DSC822°,梅特勒-托利多公司;升温速度率为20.00℃/min(等速升温)
与过氧化自由基引发剂及其它引发剂相比较,在合成的高分子和高分子改性材料中不会含有之类的化学键,此类键被认为是引起高分子老化的主要原因之一。碳系自由基的热分解温度明显高于过氧化物引发剂,因此在高分子应用中,有许多与过氧化引发剂不同的应用功能,主要应用有以下几类。
1 在高性能工程塑料的制造和模制中的应
碳系自由基引发剂在加工过程中起交联剂作用。通过提高交联度来提高工程塑料的玻璃化温度、热变形温度、降低熔体流动速率,大幅度提升拉伸强度、弯曲模量和冲击强度等指标,减少材料中的未反应的单体含量。所用范围几乎可涵盖所有高分子材料,如聚酰胺、PS、PE、PP、橡胶、ABS、聚酯、聚醚、酚醛树脂等,改性的工程塑料可用作多种场合,如汽车部分、电器、箱壳、橡塑制品等。见表1。
2 高分子接枝引发剂
接枝是在高分子链上接上一个官能团以改变高分子的性能。碳系自由基引发剂主要应用于较难接枝的材料上,如聚烯烃或聚醚中接枝聚丙烯酸酯、马来酸酐、马来酰胺等。因为这类化合物的接枝必须在较高的温度下进行,而常用的过氧化自由基引发剂在此时已不再适用,即使使用也是用在低含量的接枝上,但同时引起聚合物的大幅降解。聚烯烃链上接有极性基团(如马来酸酐等)的目的有二:一是制作各种金属(如钢、铝等)的粘接剂,二是这种聚烯烃的接枝物与尼龙等作用可进行超细纤维等纺织材料的制作或生产其他功能高分子材料,详见表2 。
3 阻燃助剂
在阻燃型高分子材料中常用的阻燃剂有溴化物(如六溴联苯和十溴联苯)或无机氧化物填料(如、氧化锌等),新型的阻燃剂有含磷化合物等。当这些阻燃剂的含量达到一定量时,高分子材料都能呈现很好的阻燃效果,但问题是材料的机械性能由于这些填料的加入量而阻燃的标准又不降低是一个阻燃材料长期研究问题。在含溴的阻燃材料中用入碳系自由基引发剂,在较低温度时生成自由基,激发溴自由基的生成,从而阻断氢氧自由基,来达到阻燃目的。并且碳系自由基引发剂的使用可大幅度降低含溴阻燃剂的用量,与无机阻燃剂也有良好的协同效应,因而能大大提高材料机械性能。碳系自由基引发剂在阻燃材料中应用可见表3 。
碳系自由基引发剂T86为白色粉状固体,在常温下不分解,不存在过氧化自由基引发剂易爆和毒性等问题,因此使用非常安全。使用方法与过氧化自由基引发剂类似,如在聚合物的接枝加工中,可将聚烯烃与碳系自由基引发剂先行混合,在双螺杆多段挤塑机上一次性接枝造粒。碳系自由基引发剂在薄膜制品、导电性塑料、超导性高分子材料及多种功能性高分子材料等方面都有研究和应用。近10年来有关碳系自由基引发剂的应用专利已有一百多项,这说明碳系自由基引发剂有着广阔的应用前景。
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大口径聚乙烯管材的开发与应用
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