本發(fā)明涉及聚合物材料加工領域，特別是一種三嵌段反應型相容劑及其制備方法，該相容劑可應用于制備聚硅氧烷/尼龍共混材料。

背景技術：

聚合物共混是目前制備高性能聚合物材料的重要方法。然而，大多數聚合物之間熱力學上是不相容的，容易產生相分離，導致最終的產品性能大幅下降。因此，要獲得更多有實用價值的聚合物共混材料，關鍵問題是要對不相容共混體系進行增容改性，提高分散相和母體之間的界面粘附力，使分散相以微小的粒徑分散在母體中。

早期改善不相容聚合物之間的相容性主要是通過直接加入共聚物作為相容劑來實現的。但是，這種方法除了合成共聚物比較困難以外，在共混過程中還存在共聚物往往會單獨形成膠束而不能有效的到達界面的問題。目前最常用的方法是反應相容技術，也就是在共混過程中通過界面反應原位生成接枝或者嵌段共聚物起到相容作用的。雖然這種方法解決了相容劑到達界面的問題，但是原位生成的共聚物可能會離開界面，導致相容劑的用量較高，影響共混物最終的性能。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于克服現有技術中的缺陷和不足，提供一種三嵌段反應型相容劑及其制備方法。

本發(fā)明提供的三嵌段反應型相容劑包含三部分：一是與聚合物共混體系中的一相能相容的鏈段，二是能與聚合物共混體系中的另一相反應生成共聚物的反應官能團，三是與聚合物共混組分均不相容的鏈段。這種所述的與聚合物共混組分均不相容的鏈段可以很好的將所形成的共聚物穩(wěn)定在界面，減少相容劑的用量。

本發(fā)明著重針對尼龍/聚硅氧烷共混體系，所述用于尼龍/聚硅氧烷共混體系的三嵌段反應型相容劑的制備步驟如下：(1)制備硅氫封端的聚硅氧烷；(2)通過硅氫加成反應制備環(huán)氧基封端的聚硅氧烷；(3)通過環(huán)氧官能團與氨基反應，將聚醚接到聚硅氧烷上，形成三嵌段反應型相溶劑。

所述用于尼龍/聚硅氧烷共混體系的三嵌段反應型相容劑的制備步驟(1)如下：在氮氣保護下，依次將聚硅氧烷單體、硅氫封端的硅氧烷和催化劑加入到反應釜中，進行攪拌反應，最后經甲醇沉降后干燥。

所述用于尼龍/聚硅氧烷共混體系的三嵌段反應型相容劑的制備步驟(1)，其中，所述的原料組成按質量份計包括：聚硅氧烷單體100份，硅氫封端的硅氧烷0.1-8份，催化劑0.01-0.1份。

所述用于尼龍/聚硅氧烷共混體系的三嵌段反應型相容劑的制備步驟(1)，其中，所述的聚硅氧烷單體可以是六甲基環(huán)三硅氧烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、十甲基環(huán)五硅氧烷等。

所述用于尼龍/聚硅氧烷共混體系的三嵌段反應型相容劑的制備步驟(1)，其中，所述的硅氫封端的硅氧烷可以是四甲基二氫基二硅氧烷。

所述用于尼龍/聚硅氧烷共混體系的三嵌段反應型相容劑的制備步驟(1)，其中，所述的催化劑是酸性陽離子樹脂，可以是酸白土，磺酸型陽離子樹脂等。

所述用于尼龍/聚硅氧烷共混體系的三嵌段反應型相容劑的制備步驟(2)如下：將烯丙基縮水甘油醚和催化劑加入到甲苯中，然后升溫至75℃，然后以緩慢的速度將所述步驟(1)制備的硅氫封端的聚硅氧烷慢慢滴加到反應體系中，滴加完后繼續(xù)反應3-8h，最后經甲醇沉降、干燥。

所述用于尼龍/聚硅氧烷共混體系的三嵌段反應型相容劑的制備步驟(2)，其中，所述的原料組成按質量份計包括：硅氫封端的聚硅氧烷100份，烯丙基縮水甘油醚1-20份，催化劑0.2-1份。

所述用于尼龍/聚硅氧烷共混體系的三嵌段反應型相容劑的制備步驟(2)，其中，所述的催化劑是鉑絡合催化劑，可以是氯鉑酸-異丙醇、氯鉑酸-四甲基二乙烯基二硅氧烷或氯鉑酸-鄰苯二甲酸二乙酯中的一種。

所述用于尼龍/聚硅氧烷共混體系的三嵌段反應型相容劑的制備步驟(3)如下：將所述步驟(2)所制備的環(huán)氧官能團封端的聚硅氧烷與雙胺基封端的聚醚加入到異丙醇，在50-80℃下反應，最后經減壓蒸餾出去溶劑及低沸物。

所述用于尼龍/聚硅氧烷共混體系的三嵌段反應型相容劑的制備步驟(3)，其中，所述步驟(2)所制備的環(huán)氧官能團封端的聚硅氧烷中環(huán)氧官能團與雙胺基封端的聚醚的氨基的摩爾配比為2.1-3.0。

所述用于尼龍/聚硅氧烷共混體系的三嵌段反應型相容劑的制備步驟(2)，其中，所述的雙胺基封端聚醚可以是分子量為200-5000的含有氧化丙烯醚鏈段、氧化乙烯醚鏈段的一種或兩種。

本發(fā)明的一種尼龍/聚硅氧烷共混物的制備方法，制備步驟如下：首先將尼龍、聚硅氧烷和前述所制備的三嵌段反應型相容劑加入到密煉機或擠出機中進行熔融混合，共混溫度180－230℃，共混時間5－10分鐘。

由于聚硅氧烷與尼龍是熱力學不相容的兩類聚合物，為了獲得滿意的共混改性效果，本發(fā)明采用三嵌段反應型相容劑作為相容劑來制備共混物，制備時，首先將尼龍、聚硅氧烷和相容劑加入到密煉機或擠出機中進行熔融混合，共混溫度180－230℃，共混時間5－10分鐘；過程中，當聚硅氧烷與尼龍熔融共混時，由于聚醚鏈段與聚硅氧烷和尼龍都是不相容的，相容劑很容易達到界面使末端的氨基能與尼龍反應，生成尼龍-聚醚-聚硅氧烷共聚物，且能穩(wěn)定在界面，實現反應增容，減小兩類聚合物之間的界面張力，促進聚硅氧烷在尼龍中的分散，使共混物性能得到改善。

本發(fā)明提供的一種三嵌段反應型相容劑，與其它類型的相容劑相比，可以很容易達到界面與聚合物共混組分反應生成共聚物，并且能穩(wěn)定在相界面，在用量很低的情況下就實現聚合物共混的粒徑減小和均勻分散。

附圖說明

圖1是各實施例和對比例制備得到的尼龍/聚硅氧烷的掃描電鏡圖。

具體實施方式

以下結合附圖，以具體實施例對本發(fā)明技術方案作進一步說明，以使本發(fā)明的技術方案更易于理解和掌握。需要說明的是，本發(fā)明的具體實施方式并不受這些實施例所限制，本領域的普通技術人員依據本發(fā)明的精神實質，在原料、配比及工藝條件等方面采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術方案，均落在本發(fā)明權利要求保護范圍之內。

以下實施例中，所采用的測試方式：拉伸測試，按gb1040-2006方法測試，拉伸速率為5mm/min；缺口沖擊強度，按gb1843-2008方法測試懸臂梁缺口沖擊強度，選用1j擺錘。

【實施例1】

在氮氣保護下，依次將100份八甲基環(huán)四硅氧烷、1.3份四甲基二氫基二硅氧烷和0.2份的磺酸型陽離子樹脂催化劑加入到反應釜中，在55℃下攪拌反應7h后，經甲醇沉降、干燥，制得硅氫封端的聚硅氧烷；然后將3.5份烯丙基縮水甘油醚和0.5份氯鉑酸-異丙醇催化劑加入到甲苯中，然后升溫至75℃，然后以緩慢的速度100份將所制備的硅氫封端的聚硅氧烷慢慢滴加到反應體系中，反應5h后，經甲醇沉降、干燥，制得環(huán)氧基封端的聚硅氧烷，最后將100份所制備的環(huán)氧基封端的聚硅氧烷與20份分子量為600的雙胺基封端的聚醚加入到異丙醇，在80℃下反應6h后，經減壓蒸餾出去溶劑及低沸物，得到三嵌段反應型相容劑，標識為a1。將80份尼龍6、20份聚硅氧烷和0.5份a1加入到密煉機中，在230℃下熔融共混8min，得到尼龍/聚硅氧烷的共混物，標識為b1。

【實施例2】

在氮氣保護下，依次將100份八甲基環(huán)四硅氧烷、7.2份四甲基二氫基二硅氧烷和0.3份的磺酸型陽離子樹脂催化劑加入到反應釜中，在55℃下攪拌反應7h后，經甲醇沉降、干燥，制得硅氫封端的聚硅氧烷；然后將17份烯丙基縮水甘油醚和0.6份氯鉑酸-異丙醇催化劑加入到甲苯中，然后升溫至75℃，然后以緩慢的速度100份將所制備的硅氫封端的聚硅氧烷慢慢滴加到反應體系中，反應5h后，經甲醇沉降、干燥，制得環(huán)氧基封端的聚硅氧烷，最后將100份所制備的環(huán)氧基封端的聚硅氧烷與90份分子量為900的雙胺基封端的聚醚加入到異丙醇，在80℃下反應6h后，經減壓蒸餾出去溶劑及低沸物，得到三嵌段反應型相容劑，標識為a2。將80份尼龍6、20份聚硅氧烷和0.5份a2加入到密煉機中，在230℃下熔融共混8min，得到尼龍/聚硅氧烷的共混物，標識為b2。

【實施例3】

在氮氣保護下，依次將100份八甲基環(huán)四硅氧烷、2.8份四甲基二氫基二硅氧烷和0.2份的磺酸型陽離子樹脂催化劑加入到反應釜中，在55℃下攪拌反應7h后，經甲醇沉降、干燥，制得硅氫封端的聚硅氧烷；然后將6.8份烯丙基縮水甘油醚和0.5份氯鉑酸-異丙醇催化劑加入到甲苯中，然后升溫至75℃，然后以緩慢的速度100份將所制備的硅氫封端的聚硅氧烷慢慢滴加到反應體系中，反應5h后，經甲醇沉降、干燥，制得環(huán)氧基封端的聚硅氧烷，最后將100份所制備的環(huán)氧基封端的聚硅氧烷與38份分子量為900的雙胺基封端的聚醚加入到異丙醇，在80℃下反應6h后，經減壓蒸餾出去溶劑及低沸物，得到三嵌段反應型相容劑，標識為a3。將80份尼龍6、20份聚硅氧烷和0.5份a2加入到密煉機中，在230℃下熔融共混8min，得到尼龍/聚硅氧烷的共混物，標識為b3。

【實施例4】

在氮氣保護下，依次將100份八甲基環(huán)四硅氧烷、0.7份四甲基二氫基二硅氧烷和0.2份的磺酸型陽離子樹脂催化劑加入到反應釜中，在55℃下攪拌反應7h后，經甲醇沉降、干燥，制得硅氫封端的聚硅氧烷；然后將1.7份烯丙基縮水甘油醚和0.5份氯鉑酸-異丙醇催化劑加入到甲苯中，然后升溫至75℃，然后以緩慢的速度100份將所制備的硅氫封端的聚硅氧烷慢慢滴加到反應體系中，反應5h后，經甲醇沉降、干燥，制得環(huán)氧基封端的聚硅氧烷，最后將100份所制備的環(huán)氧基封端的聚硅氧烷與10份分子量為900的雙胺基封端的聚醚加入到異丙醇，在80℃下反應6h后，經減壓蒸餾出去溶劑及低沸物，得到三嵌段反應型相容劑，標識為a4。將80份尼龍6、20份聚硅氧烷和0.25份a2加入到密煉機中，在230℃下熔融共混8min，得到尼龍/聚硅氧烷的共混物，標識為b4。

【實施例5】

將80份尼龍6、20份聚硅氧烷和0.5份a4加入到密煉機中，在230℃下熔融共混8min，得到尼龍/聚硅氧烷的共混物，標識為b5。

【實施例6】

將80份尼龍6、20份聚硅氧烷和1份a4加入到密煉機中，在230℃下熔融共混8min，得到尼龍/聚硅氧烷的共混物，標識為b6。

【對比例1】

將80份尼龍6、20份聚硅氧烷加入到密煉機中，在230℃下熔融共混8min，得到尼龍/聚硅氧烷的共混物，標識為c1。

【對比例2】

將80份尼龍6、20份聚硅氧烷和1份分子量為商業(yè)化的氨基封端的聚硅氧烷加入到密煉機中，在230℃下熔融共混8min，得到尼龍/聚硅氧烷的共混物，標識為c2。

【對比例3】

將80份尼龍6、20份聚硅氧烷和5份分子量為商業(yè)化的氨基封端的聚硅氧烷加入到密煉機中，在230℃下熔融共混8min，得到尼龍/聚硅氧烷的共混物，標識為c3。

表1列出了實施例1～實施例4所制備的三嵌段反應型相容劑的分子量及其分布情況，表2列出了實施例2和對比例1所制備的尼龍6/聚硅氧烷共混物的力學性能對比情況。

表1

表2

圖1比較了各實施例和對比例所制備的尼龍6/聚硅氧烷共混物的掃描電鏡圖。從圖1可以看出，相對于沒有加相容劑共混物(c1)、添加了1wt％氨基封端聚硅氧烷的共混物(c2)和添加了5wt％氨基封端聚硅烷的共混物(c3)，添加本發(fā)明所提供的三嵌段反應型相容劑的分散相尺寸更小、更均勻，并且只添加0.5wt％就能很有效地減小分散尺寸。

此外，從表2可以看出，采用本發(fā)明所提供的三嵌段反應性相容劑能有效提高共聚物的力學性能。