《共聚甲醛與異氰酸酯化合物熔融擠出端基穩定化研究》是依託四川大學，由楊鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：共聚甲醛與異氰酸酯化合物熔融擠出端基穩定化研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊鋒
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題在共聚甲醛傳統端基穩定化的研究基礎之上，嘗試再利用異氰酸酯類化合物與活潑氫的反應對共聚甲醛端羥基封端，以進一步提高端基穩定化效果。實驗手段擬採用熔融擠出的方式，使共聚甲醛中的端羥基與異氰酸酯類化合物在擠出過程中直接反應，形成相對穩定的氨基甲酸酯鍵對不穩定端基進行封閉，達到端基穩定化的目的。前期初步實驗結果表明，與傳統的熔融端基穩定化方法比較，利用1％的MDI對共聚甲醛進行封端後，共聚甲醛在氮氣中的起始分解溫度提高了25℃，在空氣中的起始分解溫度提高了10℃，共聚甲醛的熱穩定性顯著提高。本課題擬通過對熔融擠出過程中共聚甲醛與異氰酸酯類化合物的反應機理的研究、反應擠出工藝過程的控制、以及共聚甲醛穩定化機理的研究，力圖為開闢更為有效的共聚甲醛端基穩定化新方法奠定理論基礎。
結題摘要
本課題在共聚甲醛傳統端基穩定化的研究基礎之上，嘗試再利用異氰酸酯類化合物與活潑氫的反應對共聚甲醛端羥基封端，以進一步提高端基穩定化效果。試驗中，採用熔融擠出的方式，使共聚甲醛中的端羥基與異氰酸酯類化合物（如4,4-二苯基甲烷二異氰酸酯，MDI）在擠出過程中直接反應，形成相對穩定的氨基甲酸酯鍵對不穩定端基進行封閉，達到端基穩定化的目的。本課題的主要研究內容及研究結果如下： （1）熔融擠出過程中共聚甲醛與異氰酸酯類化合物的反應機理研究 FTIR和MFR測試結果表明：利用MDI對共聚甲醛進行反應性擠出端基穩定化處理是可行的。在熔融擠出過程中，MDI與共聚甲醛中的端羥基直接反應，並形成相對穩定的氨基甲酸酯鍵，達到了端基穩定化的目的。MDI添加量＜1.0%，主要對共聚甲醛進行封端，添加量＞1.0%，MDI對共聚甲醛具有顯著的擴鏈作用。此外，由於MDI反應活性高，在熔融擠出過程中，還會發生MDI自聚反應以及MDI與其它含活潑氫物質的副反應。 （2）反應擠出工藝過程的控制 比較不同種類異氰酸酯化合物的封端效果發現，MDI具有更高的反應活性，對不同分子量的共聚甲醛均能起到良好的封端作用。通過改變擠出溫度和螺桿轉速實現對擠出工藝過程控制，合適的擠出溫度和螺桿轉速可保證MDI與共聚甲醛反應充分，最佳化端基穩定化處理效果。 （3）端基穩定化效果的評價 通過對MDI封端後的共聚甲醛進行TGA、甲醛釋放量等測試發現：即使僅採用1.0%MDI對共聚甲醛粉料其進行端基穩定化處理，產物在氮氣和空氣氣氛中的Tonset分別從328.2℃和229.6℃升高至366.2℃和274.9℃；甲醛釋放量從11643ppm驟降至1624ppm。可見，採用MDI對共聚甲醛進行端基穩定化處理，能顯著提高其熱穩定性。在此基礎上加入穩定助劑體系，其熱穩定性將進一步提高，最終所得的共聚甲醛樹脂在氮氣和空氣氣氛中的Tonset分別為373.0℃和303.8℃。而且該端基穩定化處理辦法對不同共聚甲醛樹脂體系均適用。 （4）穩定機理研究 在擠出過程中，MDI能夠與共聚甲醛不穩定端羥基直接反應，形成相對穩定的氨基甲酸酯鍵，對不穩定端基進行有效封閉，是使共聚甲醛熱穩定提高的主要原因。另一方面，封端反應生成的含N-H結構在共聚甲醛樹脂降解過程中會吸收甲醛，相當於原位生成甲醛吸收劑，也在一定程度上提高了共聚甲醛樹脂的熱穩定性。
