苯乙烯/丁二烯/异戊二烯新型嵌段聚合物的研究

【摘要】：苯乙烯类热塑性弹性体常温下具有橡胶的弹性,高温下能熔融可塑,是一类应用广泛的热塑性材料。它的一个最主要的应用是热熔粘合剂,然而SIS类嵌段聚合物链段中的不饱和结构使其在高温熔化或长期应用时,很容易氧化降解,熔体粘度随时间下降明显,致使粘合剂的粘接性能劣化。SBS类嵌段聚合物链段中的不饱和结构使其在高温熔化时热交联,熔体粘度迅速上升。将苯乙烯、丁二烯和异戊二烯进行三元共聚,得到线型或星型共聚物,通过调节单体组成以及其它一些措施,可以改善热熔粘合剂加工性能和粘合性能。 本文以环己烷为溶剂,正丁基锂为引发剂,合成了丁二烯-异戊二烯共聚物。通过气相色谱法对两种单体在不同反应温度、不同调节剂(THF、TMEDA、2G、ROK)及其用量、不同单体配比条件下的动力学、共聚物组成分布和竞聚率进行研究。以对甲基苯酚和氢氧化钾合成了对甲基苯酚钾,并首次用作丁二烯-异戊二烯共聚合无规调节剂,结果表明,ROK加入后能起到较好的无规调节作用。通过NMR、IR、GPC、DSC等手段对聚合物进行了表征,得到了不同条件对聚合物的微观结构、分子量及分子量分布和玻璃化转变温度(T_g)的影响规律。 以THF为调节剂合成了苯乙烯-丁二烯/异戊二烯-苯乙烯(S-I/B-S)线型三嵌段及多嵌段聚合物。通过NMR、DSC、GPC、TGA、DMA、TEM等手段对聚合物进行了表征,得到了不同调节剂用量及不同单体配比对聚合物的微观结构、分子量及分子量分布、热性能、动态力学性能和微观相态的影响。结果表明,S-I/B-S嵌段聚合物分子量分布较窄;随着调节剂用量增多,橡胶相的T_(gl)增大,聚合物的热分解温度降低;S-I/B-S嵌段聚合物与SBS相似,表现出两相分离的结构,而且随着异戊二烯含量增多,相分离程度增加。 首次以ROK为调节剂,采用阴离子活性聚合物方法合成了S-I/B-S新型嵌段聚合物。GPC和DMA分析表明,随着ROK用量增大,聚合物的分子量分布加宽、丁戊段的无规程度提高、玻璃化转变温度升高。通过NMR、TEM表征了S-I/B-S为三嵌段聚合物,且具有微观相分离结构。热分析表明随着ROK用量增多,出现的小分子聚合物使S-I/B-S嵌段聚合物的热分解温度略有下降。 对合成的三嵌段和多嵌段聚合物的机械力学性能进行研究表明,其兼具有SBS、SIS优良特性,表现出较好的综合性能。