[发明专利]一种聚烷基硅氧烷‑聚烯烃嵌段共聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于加工改性剂领域，具体涉及一种聚烷基硅氧烷-聚烯烃嵌段共聚物及其制备方法和应用。

背景技术

聚硅氧烷作为加工改性剂、表面改性剂、阻燃剂，具有广泛的应用范围。然而由于聚硅氧烷与碳基材料之间的不相容性，聚硅氧烷容易迁移至表面并铺展开，这阻碍了其在塑料工业的应用。

已经提出了多种方案来改善聚硅氧烷与聚烯烃之间的相容性。例如，道康宁Multibase硅氧烷母料系列产品，通过高分子量的聚硅氧烷与聚烯烃载体共混制备硅氧烷母料，克服了聚硅氧烷容易迁移至表面的缺点，能用作聚烯烃的加工助剂。然而，由于聚硅氧烷与聚烯烃的不相容性，而且缺乏化学键合作用，这类产品的相分离比嵌段或者接枝共聚物明显，使其改善效果受限。

WO2010077480A1公开了一种高分子量(分子量大于5000g/mol)的线性聚硅氧烷-聚酰胺嵌段共聚物，用作聚烯烃的脱模剂。但是，由于其与聚烯烃的相容性不足，这类共聚物需要与聚烯烃共混制成母粒后，才能用于聚烯烃的加工。

WO2012103080A1公开了一种聚烯烃-聚硅氧烷嵌段共聚物，通过铝配位聚烯烃与聚硅氧烷的偶合反应制备。但是耦合反应的温度较高(150℃)，共聚物的分子量分布较宽(PDI＝5～6)，产物结构的控制并不理想。

综合上述文献可知，聚硅氧烷-聚烯烃嵌段共聚物是一类重要的加工助剂，其化学结构决定了应用效果与范围。因此，制备一种与聚烯烃相容性好、结构易于调控、改性效果好的聚硅氧烷-聚烯烃嵌段共聚物是很有意义的研究课题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种聚烷基硅氧烷-聚烯烃嵌段共聚物，该嵌段共聚物与聚烯烃的相容性好、结构易控制、加工改性的效果更好。

本发明的另一目的在于提供一种上述聚烷基硅氧烷-聚烯烃嵌段共聚物的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述聚烷基硅氧烷-聚烯烃嵌段共聚物在聚烯烃加工领域的应用。

一种聚烷基硅氧烷-聚烯烃嵌段共聚物，结构如式(Ⅰ)所示：

式(Ⅰ)中，R是C₁-C₈烷基或苯基，“k”是5至300的整数，“m”是1至30的整数，“n”是2至10的整数，“q”的平均数是5至30。

本发明的一个基本特征是具有4～20个碳原子的短链烷基和与聚烷基硅氧烷主链相连的聚烯烃基团的同时存在，以及这些基团的性质和数量。

优选地，式(Ⅰ)中，R为甲基，“k”是100至150的整数；“m”是5至20的整数；“n”是3至5的整数；“q”的平均数是10至15。

聚烷基硅氧烷组分为式(Ⅰ)中聚合度为q的重复单元的总和，聚烯烃组分为式(Ⅰ)中聚合度为k的重复单元的总和。基于所述聚烷基硅氧烷-聚烯烃嵌段共聚物的重量，所述聚硅氧烷组分的百分比含量为5％～70％。

本发明还提供了一种所述的聚烷基硅氧烷-聚烯烃嵌段共聚物的制备方法，包括：

(1)在硅氢加成催化剂的作用下，聚硅氧烷与二烯烃发生加成反应生成聚烷基硅氧烷；

所述的聚烷基硅氧烷的结构如式(Ⅱ)所示：

所述的聚硅氧烷的结构如式(Ⅲ)所示：

式0(Ⅱ)和(Ⅲ)中，R是甲基或乙基或C₃-C₈烷基或苯基，“m”是1至30的整数，“n”是2至10的整数，“q”的平均数是5至30；

(2)聚烷基硅氧烷与长链α烯烃或末端双键聚乙烯发生硅氢加成反应生成聚烷基硅氧烷-聚烯烃嵌段共聚物；

所述的长链α烯烃或末端双键聚乙烯的结构如式(Ⅳ)所示：

式(Ⅳ)中，“k”是5至300的整数。

作为优选，所述的硅氢加成催化剂为铂催化剂。

聚硅氧烷与二烯烃的原料摩尔比为1.05/1～1.5/1，聚烷基杂化硅氧烷与长链α烯烃或末端双键聚乙烯的原料摩尔比为2/1～1/2。

硅氢加成反应的温度为0～150℃，反应时间为5～20h。对于合成聚烷基杂化硅氧烷，优选反应温度为0～80℃，反应时间为5～10h；对于合成聚烷基杂化硅氧烷-聚烯烃嵌段共聚物，优选反应温度为80～150℃，反应时间为10～20h。