基于阻滞阴离子聚合法制备S/I/B三元共聚物

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本文基于阻滞阴离子聚合机理合成了一系列线形、星形高抗冲苯乙烯/异戊二烯/丁二烯(S/I/B)三元共聚物树脂。主要研究内容和结果如下:以环己烷为溶剂,正丁基锂(n-BuLi)和多锂(m-Li)为引发剂,三异丁基铝(TIB A)为阻滞剂,合成了线形和星形聚苯乙烯(L-PS、S-PS)。考察了四氢呋喃(THF)的加入量对苯乙烯阻滞阴离子聚合反应速率和转化率的影响。结果表明:随n(THF)/n(Li)的增大,苯乙烯的聚合反应速率逐渐加快,且转化率都能达到100%。以环己烷为溶剂,n-BuLi和m-Li为引发剂,四氢呋喃为调节剂,系统研究了THF的加入量对线形SIBR和星形SIBR微观结构的影响。结果表明:随着n(THF)/n(Li)的增大,PS的嵌段含量逐渐降低,1,2-PB结构含量和3,4-PI结构含量逐渐增大。当n(TIBA)/n(n-BuLi)为0.8时,成功合成了线形高抗冲S/I/B三元共聚物树脂。研究了THF加入量对玻璃化转变温度(Tg)的影响;考察了分子结构对冲击性能的影响。结果表明:随n(THF)/n(n-BuLi)增大,橡胶相的Tg升高;随树脂相分子量增大,冲击强度明显提高,最高达到了130.4J/m。当n(IlBA)/n(m-Li)为0.8时,成功制备了一系列星形高抗冲S/I/B三元共聚物树脂。考察了THF加入量对Tg的影响;研究了共聚物的分子参数、微观结构、组成分布等一些因素对其力学性能的影响以及聚合物冲击破坏行为与断面形貌之间的规律。结果表明:随n(THF)/n(m-Li)的增大,橡胶相的Tg逐渐升高;在相同条件下,当Bd和Ip总质量分数在18%左右,随树脂相分子量增大,冲击强度有很大提高,最高达到了313.1J/m;在相同条件下,橡胶相含量由32.9%增大到45.4%时,冲击强度显著提高;当橡胶相含量在32%左右以及树脂相分子量约为13万,随n(THF)/n(m-Li)的增大,冲击强度无明显变化,而当橡胶相含量约为35%,树脂相分子量20万左右时,随n(THF)/n(m-Li)的增大,冲击强度先增大再降低;随着聚合物冲击强度的增加,其弯曲模量逐渐下降,而拉伸强度略微增大;在相同条件下,星形高抗冲S/I/B三元共聚物的冲击强度是线形高抗冲S/I/B三元共聚物的近2倍;星形高抗冲S/I/B三元共聚物与星形高抗冲S/B二元共聚物相比,异戊二烯的引入使其冲击强度提高了将近2倍;随橡胶相含量和树脂相分子量的增大,试样的断裂方式由半韧性断裂转变为韧性或超强韧性断裂方式,断面机理由空穴化、基团剥离转变为剪切屈服、抛物线和系联带断裂。
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