聚丙烯酸五溴苄酯的合成及其在ABS中的应用

聚丙烯酸五溴苄酯作为一种高分子型溴系阻燃剂,具有优异的阻燃性能,且耐迁移、低毒、热稳定性高、对材料的物理机械性能影响较小,更重要的是不存在“二噁英”问题,适用于玻纤增强工程塑料,如PA、PBT、PET、PC、ABS、PP及PS等的阻燃处理。国外对这方面的研究发展较快,并已工业化生产,但是我国聚丙烯酸五溴苄酯的研发和生产仍处于初步阶段,所以研究聚丙烯酸五溴苄酯的合成具有重要的意义。 本文以五溴甲苯为原料,合成丙烯酸五溴苄酯单体,单体再经聚合得到聚丙烯酸五溴苄酯。在合成工艺研究中,合成了中间体五溴苄基溴,讨论了反应温度、时间、投料比对收率的影响,确定了较佳的实验条件,并利用红外光谱（FTIR）、核磁氢谱（1HNMR）及差式扫描量热法（DSC）对产品进行了分析和表征。当反应温度为80℃,反应时间为2h,n（Br2）:n（PBB）为1.4时,收率达到了88.5%。五溴苄基溴在相转移催化剂的催化下,与丙烯酸钠发生亲核取代反应,得到丙烯酸五溴苄酯单体。文章考察了不同溶剂、催化剂用量、反应温度、投料比对收率的影响,并用红外光谱（FTIR）、核磁氢谱（1HNMR）和热失重分析法（TGA）对产物进行了表征和分析。结果表明,当溶剂为氯苯,相转移催化剂用量为4%（mol）,反应温度为100℃,n（AA）:n（PBB-Br）为1.1～1.2时,反应能达到较好的效果,转化率达91%以上。丙烯酸五溴苄酯单体在自由基引发剂的作用下,聚合成了高分子型阻燃剂聚丙烯酸五溴苄酯,通过红外光谱（FTIR）和热失重分析法（TGA）对聚合物进行了分析和表征。文中所合成的聚丙烯酸五溴苄酯具有优异的热稳定性,5%热失重温度为330℃。 将合成的聚丙烯酸五溴苄酯与Sb2O3复配对ABS进行阻燃改性,Br/Sb摩尔比为3:1,通过氧指数（LOI）、垂直燃烧研究了阻燃剂对ABS阻燃性能的影响,通过TGA研究了阻燃剂对ABS热性能的影响,阻燃剂对ABS力学性能的影响则通过拉伸和冲击测试来研究。结果表明:样品氧指数随着阻燃剂添加量的增加而提高,当添加量为20%时,材料的氧指数值达29%,阻燃级别达到V-0级。TGA结果表明,相对纯ABS来说,阻燃ABS的初始分解温度降低了,但是当温度达到350℃时,阻燃ABS的热降解速率要低于纯ABS,因此阻燃剂的加入提高了ABS在高温下的热稳定性。与PBB/Sb2O3相比,PBB-PA/Sb2O3的用量对ABS的拉伸强度影响较小,并且PBB-PA的加入能够改善ABS的冲击性能。