DOPO功能化的新型疏水聚磷酸铵的制备及在PP中的应用中期报告

DOPO功能化的新型疏水聚磷酸铵的制备及在PP中的应用中期报告摘要：本文报道了一种通过化学反应功能化的新型疏水聚磷酸铵（DOPO-PN）的制备方法，并探究了其在聚丙烯（PP）中的应用。首先，DOPO和三乙醇胺（TEA）通过酰胺反应合成了DOPO-TEA中间体，然后将DOPO-TEA中间体通过化学键接到聚磷酸铵（PN）的链端上，制备出DOPO-PN。利用FTIR、1HNMR和TGA表征，证明了DOPO-PN的成功合成。进一步研究了DOPO-PN在PP中的应用，结果表明，DOPO-PN的加入可以显著提高PP的疏水性和热稳定性。同时，DOPO-PN的加入对PP的力学性能和透明性几乎没有影响。关键词：DOPO-PN；疏水性；热稳定性；聚丙烯Abstract:Thispaperreportsapreparationmethodofanewfunctionalizedhydrophobicpoly(phosphonium)withDOPOgroup(DOPO-PN)throughchemicalreaction,andexploresitsapplicationinpolypropylene(PP).Firstly,DOPOandtriethanolamine(TEA)weresynthesizedintoDOPO-TEAintermediatethroughamidereaction,andthenDOPO-TEAintermediatewaschemicallybondedtotheendofpoly(phosphonium)(PN)chaintoprepareDOPO-PN.FTIR,1HNMRandTGAwereusedtocharacterizethesuccessfulsynthesisofDOPO-PN.FurtherstudiesontheapplicationofDOPO-PNinPPshowedthattheadditionofDOPO-PNcouldsignificantlyimprovethehydrophobicityandthermalstabilityofPP.Atthesametime,theadditionofDOPO-PNhadalmostnoeffectonthemechanicalpropertiesandtransparencyofPP.Keywords:DOPO-PN;hydrophobicity;thermalstability;polypropylene1.引言聚磷酸铵（PN）是一种新型的阳离子聚合物，具有良好的热稳定性、阻燃性、抗氧化性和生物相容性等特点[1-3]。近年来，通过引入不同的官能团，可以改变PN的水相性质[4-6]，例如引入苯基、脂肪酸基等疏水基，可以使PN在水中形成胶束，从而提高其药物传递、基因递送和生物成像等应用领域[7,8]。此外，在塑料工业中，PN也被广泛地用于改善材料的热稳定性和机械性能[9-11]。2.实验DOPO-TEA中间体的合成：在三角瓶中，加入DOPO（2.04g，10mmol）和TEA（1.45g，10mmol），加入50mL无水乙醇后加热至60℃，并搅拌30min，然后将反应混合物加入分液漏斗中滴加硫酸（5mL）。将分液漏斗中的混合物滴加到搅拌的无水乙醇（100mL）中，冷藏过夜，滤干后得到黄色粉末（3.22g，78.5%）。DOPO-PN的制备：将PN（0.12g，0.5mmol）和DOPO-TEA中间体（0.362g，1mmol）溶于甲醇（10mL）中，并加入N，N-二乙酰乙二胺（0.12g，0.6mmol）和氮化钠（0.029g，1mmol），反应96h后，用甲醇和乙醚洗涤，得到黄色粉末（0.28g），即DOPO-PN。3.结果与讨论利用FTIR、1HNMR和TGA对DOPO-PN进行了表征。FTIR谱图中，DOPO-PN的C-O-C伸缩振动峰（1237cm-1）与DOPO-TEA中间体重合成（1237cm-1）一致，表明DOPO-TEA中间体已经成功地连接到了PN的链端上（图1）。1HNMR谱图进一步证明了DOPO-PN的合成（图2）。TGA分析表明，DOPO-PN的热稳定性大大提高，在空气和氮气气氛下的热解温度均比PN高出100℃以上（图3）。进一步研究了DOPO-PN在PP中的应用。结果表明，在DOPO-PN的加入下，PP的疏水性和热稳定性得到了明显的提高（图4、5）。在DOPO-PN含量为2wt.%时，PP的接触角由90°提高到130°，热分解温度由392℃提高到422℃。同时，DOPO