[发明专利]一种新型超支化增容剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型超支化增容剂及其制备方法，具体涉及一种以支化主链为聚（胺-酯）结构、以端基为长链烷端基—十六烷基的超支化聚合物增容剂，属于固体火箭推进剂的技术领域。

背景技术

聚氯乙烯（PVC）是五大通用树脂之一和具有优良使用性能的通用塑料，原料来源广泛、成本低廉、综合性能优良，应用广泛。其产量仅次于聚乙烯（PE）位居世界树脂产量的第二位。自1997年以来，聚氯乙烯的产量以每年3%的速度递增，2005年全球产量达3130万吨。北美、欧洲（包括俄罗斯）和非洲、远东地区超过全球聚氯乙烯产量和需求量的4/5。

PVC具有优良的耐化学试剂、耐水、耐溶剂性能，电气性能优良，绝缘性好，而且阻燃性能优异，具有自熄性；聚氯乙烯可采用多种方法成型，可以方便地采用挤出、吹塑、压延、注射等方法加工成各种管材、棒材、薄膜等。因此，PVC被广泛应用于农膜、化工生产、建材、包装材料、电线电缆等各个领域。但其自身的缺陷又限制了它的进一步发展，表现为: PVC脆性大、热稳定性差、制品易变色、加工性能不佳。因此，对PVC进行改性研究，从而得到高强、高韧、稳定好、成型工艺性能优良的高附加值PVC材料一直是众多研究者和商家追求的目标。

PVC合金化一直以来是获得高性能PVC的有效手段，并受到广泛关注。PVC合金是以PVC为主体的多种树脂共混改性得到的复合材料，此处“合金”二字与金属并无关系，它是利用物理共混或化学接枝的方法而获得的高性能、功能化、专用化的一类新材料。PVC合金产品可广泛用于汽车、电子、精密仪器、办公设备、包装材料、建筑材料等领域。它能改善或提高现有塑料的性能并降低成本，已成为塑料工业中最为活跃的品种之一，目前增长十分迅速。

然而，许多聚合物基本上是不相容的，在加工时会分离致使混合物产品之物理性能低劣，然而通过加入相容剂可大大改善这种不相容性。例如，在通行比例构成(即33％PE、39％PVC和28％PET)混合废塑料中加入三元乙丙橡胶或聚醋酸乙烯共聚物可达到增容目的，而且还可改善抗冲击强度和断裂伸长率。因此，制约PVC合金研究的最大瓶颈就是合金组分相容性及相界面间作用力的问题，如何有效增加合金组分之间的相容性、增强相界面间的相互作用力，是获得性能优异的PVC合金材料的关键。

超支化聚合物（Hyperbranched polymer，HBP）是近二十多年才出现的一种新型高分子材料，由于其分子链具有高度支化的拓扑结构（如图1中所示），因此能表现出许多线性聚合物所不具备的独特性能，如多官能度、低粘度、性能可控性高等。超支化聚合物独特的魅力在于其具有高度支化的三维结构、大量的可以通过改性使之功能化的端基、分子之间无缠结和良好的溶解性、低钻度和高的化学反应活性等特点。与树形大分子相比超支化聚合物的合成相对简单，因而具有制备简单、产率高、价格低廉、易工业化生产等优点，使得超支化大分子在许多领域里都显示出诱人的应用前景，特别是在那些传统线性分子无力顾及的范围更可以显示其优良的性能。

借助超支化聚合物结构和性能的可设计性（见附图1超支化聚合物结构示意图），针对PVC分子结构特点和PVC合金性能要求，通过超支化聚合物分子结构和端基官能团的合理设计，有望获得一种多功能且高效的PVC合金增容改性剂，不仅能够改善PVC合金的相结构，还能提高PVC合金的力学、成型工艺性能等其它性能。本发明即通过新型超支化增容改性剂的分子设计、合成及其在PVC共混合金中的应用研究，获得能显著改善PVC与PP或PE等聚烯烃材料相容性的新型高效增容剂，为获得性能优异、经济附加值高的PVC共混合金材料提供技术基础，并有望产生较大的经济和社会效益。

发明内容

合成得到PVC共混合金用新型超支化增容改性剂，有效改善PVC与等非极性高聚物间相容性，获得综合性能良好的PVC共混合金。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

超支化聚合物增容剂的分子链由内层的超支化聚（胺-酯）和外层的十六烷基端基构成，因此在合成上需采取先合成超支化聚（胺-酯），在对其进行端基改性的技术途径。其具体合成路线如下：采用A₂B 型单体N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯的有核准一步法合成得到，即第一代按反应中心核与单体反应的摩尔比投料，反应得第1代产物；然后在第1代产物中加入一定摩尔比的单体进行反应，得第2代产物……，如此循环得到不同代数的超支化聚（胺-酯）产物；以十六烷酰氯对第3代羟端基超支化聚（胺-酯）进行端基接枝改性，得到两亲性端烷基超支化聚（胺-酯）(A-HPAE)。