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聚合反应挤出技术是指单体或混合单体以螺杆挤出机作为反应器,在无溶剂或只含极少量溶剂的情况下直接本体聚合为所需分子量或所需分子结构聚合物的一种技术。本文以紧密啮合同向双螺杆挤出机为聚合反应器,采用苯乙烯(S)/共轭二烯烃(D)混合单体一次加料阴离子活性本体共聚反应挤出技术,直接合成了苯乙烯/丁二烯(S/B)和苯乙烯/异戊二烯(S/I)两种反应挤出共聚物,并对该共聚反应的机理进行了研究。
采用过氧化氢在四氧化锇作用下对S/B反应挤出共聚物中丁二烯分子链进行选择性深度氧化,使其断裂成易脱除的小分子,通过<1>H-NMR和多检测GPC对S/D共聚物降解前后的试样进行表征,结果表明,S/B混合单体聚合反应挤出机理与阴离子溶液聚合的共聚过程的机理截然不同:S/B混合单体泵入挤出机后,丁二烯立即气化脱离反应体系,首先聚合的主要是苯乙烯,待PS达到一定分子量并在熔体能包裹住丁二烯气泡后,丁二烯才扩散进入熔体中参与聚合形成S/B共聚物;进一步通过TEM、DMA对S/B反应挤出共聚物相形态、相组成进行了研究。
开展了在苯乙烯/丁二烯(S/B)混合单体一次加料阴离子本体共聚合反应挤出过程中,螺杆转速、单体流量以及聚合温度等过程条件对S/B反应挤出共聚物结构影响的研究和探讨,研究结果表明,聚合过程工艺参数的改变对S/B共聚物结构影响较大。
以THF作为极性调节剂,研究了THF极性添加剂对S/B反应挤出聚合及合成的S/B共聚物结构的影响,结果表明,极性添加剂THF对S/B反应挤出共聚物微观结构影响与阴离子溶液聚合有所不同,随着THF加入量的增加,共聚物的分子量分布加宽,1,2-PBd含量提高,链段结构中较长PS嵌段的分子量及其含量减小,分散相尺寸变得细小且分布均匀。
采用GPC、<1>H-NMR、TEM、DMA、力学测试、SEM以及蠕变等测试表征技术研究S/B反应挤出共聚物结构、力学性能的关系及其增韧机理,结果表明,S/B反应挤出共聚物具有优良的韧性,各项力学性能指标和透明性达到了K树脂的水平,其韧性提高主要原因是基体的性质发生了改变。
采用混合单体一次加料反应挤出共聚合技术,以苯乙烯(S)/异戊二烯(I)为聚合单体,合成S/I反应挤出共聚物,采用GPC、<1>H-NMR、TEM、DMA、力学性能测试及SEM等表征技术,结果表明,S/I反应挤出共聚合的机理、共聚物结构和力学性能不同于S/B反应挤出共聚物,两者存在差异的原因主要是异戊二烯的沸点和在液相中的溶解度高于丁二烯。