[发明专利]一种硅烷化聚碳酸亚丙酯及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料技术领域，针对现有技术的聚碳酸亚丙酯热稳定性差，强度低的问题，公开了一种硅烷化聚碳酸亚丙酯及其制备方法。所述硅烷化聚碳酸亚丙酯由有机硅氧烷、封端剂和聚碳酸亚丙酯聚合而成，有机硅氧烷的式为Y‑R‑SiMe_nX_3‑n，Y为氨基、环氧基、乙烯基，丙烯酸基，异氰酸基和巯基中的至少一种，X为甲氧基、乙氧基、异丙氧基和甲氧基乙氧基中的至少一种，所述R为碳原子数为1~6的烷基，所述n为0或1。本发明先对聚碳酸亚丙酯进行化学封端，再与有机硅氧烷反应，水解、固化后得到硅烷化聚碳酸亚丙酯。该硅烷化聚碳酸亚丙酯的热分解温度和力学性能都得到显著的提高，且其制备方法简单，适合大规模生产。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种硅烷化聚碳酸亚丙酯及其制备方法。

背景技术

聚碳酸亚丙酯(PPC)是由二氧化碳和环氧丙烷在一定的催化剂以及一定的压力、温度条件下聚合得到的一种可完全生物降解的新型环保材料，而且利用温室气体二氧化碳为原料，可同时降低白色污染和温室效应的造成的环境污染,具有明显的应用前景。但是聚碳酸亚丙酯的热稳定性差，强度低，极大地限制了其在塑料、化工等行业的应用。目前科研工作者对其热稳定性改善进行了广泛研究。目前主要是通过常规的溶液或熔融共混的方式来改善其热性能。

中国专利申请公开号为CN107573476A的专利，公开了一种改性聚碳酸亚丙酯材料的制备方法，包括将聚碳酸亚丙酯加入溶剂中完全溶解，然后加入酸酐类封端剂，在水浴中加热反应；升高温度加入异氰酸酯类封端剂后继续反应；将反应完全的混合物滴加到无水乙醇中进行沉淀析出，将所得固体过滤后真空干燥。该方法提高了聚碳酸亚丙酯的玻璃化转变温度和热稳定性，但其提升效果并不十分明显。国专利申请公开号为CN108164978A，CN107474502A，CN105924923A的专利也对聚碳酸亚丙酯改性有所阐述，但是改性效果不是很明显，而且由于存在混合物组分的相容性问题，也会对改性效果产生明显影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种硅烷化聚碳酸亚丙酯及其制备方法。本发明的硅烷化聚碳酸亚丙酯的热性能及力学性能得到明显改善，与未改性的聚碳酸亚丙酯相比，该硅烷化聚碳酸亚丙酯的热分解温度提高35℃；力学性能提高45％。

本发明的具体技术方案为：一种硅烷化聚碳酸亚丙酯，所述硅烷化聚碳酸亚丙酯由有机硅氧烷、封端剂和聚碳酸亚丙酯聚合而成，所述有机硅氧烷的通式为Y-R-SiMe_nX_3-n，所述Y为功能性基团，包括氨基、环氧基、乙烯基，丙烯酸基，异氰酸基和巯基中的至少一种，所述X为可水解基团，包括甲氧基、乙氧基、异丙氧基和甲氧基乙氧基中的至少一种，所述R为碳原子数为1～6的烷基，所述n为0或1。

该发明的主要技术特征是通过化学方法，利用诸如异氰酸酯、马来酸酐等活性封端剂对聚碳酸亚丙酯进行化学封端改性，之后再与功能性有机硅氧烷在一定条件下进行反应，从而制得了硅烷化的聚碳酸亚丙酯(SPPC)，再通过硅氧烷室温水解和固化，获得改性聚碳酸亚丙酯。

聚碳酸亚丙酯的热稳定性不佳的原因在于受热时其会发生无规断裂而生成低聚物，而且聚碳酸亚丙酯端羟基的存在使得其极易发生解拉链式降解，且每次都从末端脱下一个环状的碳酸丙烯酯。为改善其热性能及综合性能，本专利结合高分子材料改性方面理论和实践积累，通过化学方法对聚碳酸亚丙酯进行封端改性，即利用聚碳酸亚丙酯端羟基的活性，通过与过量异氰酸酯反应封端；后再与功能性有机硅氧烷反应，从而制得了硅烷化的聚碳酸亚丙酯，再通过硅氧烷室温水解和固化，获得有机硅改性的聚碳酸亚丙酯，可以明显改善聚碳酸亚丙酯的热性能及力学性能。鉴于有机硅氧烷易发生水解形成硅醇，硅醇在一条件下会脱水形成交联结构。交联后的有机硅改性聚碳酸亚丙酯复合材料，与未改性的聚碳酸亚丙酯相比，其热分解温度提高10～80℃；力学性能提高15-80％。耐热性能及力学性能提高明显，聚碳酸亚丙酯复合材料的综合性能大幅提升，有力地拓宽聚碳酸亚丙酯的应用领域。