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热塑性弹性体是一种在常温下具有交联橡胶性质,而在高温时具有热塑性树脂加工特性的高分子材料。发展至今,热塑性弹性体的品种繁多且应用广泛,其中最为典型的是苯乙烯类热塑性弹性体。苯乙烯类热塑性弹性体的硬段主要是苯乙烯类聚合物、软段则以共轭二烯烃类聚合物为主,其分子结构通常有线形三嵌段结构、星形嵌段结构以及其他复杂拓扑结构等。其中,星形嵌段结构由于具有一些独特的性质而吸引了研究者的关注,而基于星形结构的苯乙烯类热塑性弹性体表现出了优异的性能。本论文首先利用活性负离子聚合(LAP)合成嵌段共聚物大分子锂活性链,并利用它们与八乙烯基多面体齐聚倍半硅氧烷(OVPOSS)发生偶联反应,成功制得八臂星形嵌段共聚物弹性体;随后,对八臂星形嵌段共聚物中聚异戊二烯(PI)嵌段的不饱和双键进行氢化反应以改善它们的性能,通过多种测试方法对聚合物的化学结构和相关性质进行表征,具体研究内容如下:(1)基于聚苯乙烯-b-聚异戊二烯的八臂星形嵌段共聚物的合成及表征首先通过顺序加料并控制苯乙烯(St)/异戊二烯(Ip)单体的投料比,采用LAP法合成了具有不同嵌段分子量比例的聚苯乙烯-b-聚异戊二烯锂活性链(PS-PI-Li);随后,利用PS-PI-Li与OVPOSS中的乙烯基发生偶联反应,制得多种八臂星形嵌段共聚物(PS-PI)8POSS。通过核磁共振氢谱(1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对所得(PS-PI)8POSS及其前体聚合物的化学结构、分子量及分散度进行表征;利用差示扫描量热分析(DSC)、热失重分析(TGA)、拉伸测试、线性黏弹性测试和原子力显微镜(AFM)对(PS-PI)8POSS的热学性质、力学性能及相分离形貌进行表征。(2)基于聚(苯乙烯-co-二苯基乙烯)-b-聚异戊二烯的八臂星形嵌段共聚物的合成及表征为提高(PS-PI)8POSS弹性体共聚物的使用上限温度,利用商品化1,1-二苯基乙烯(DPE)与苯乙烯共聚以提高弹性体共聚物中硬段的玻璃化转变温度(Tg)。首先通过控制St/DPE的投料比,采用LAP法合成了具有不同DPE含量的聚(苯乙烯-co-二苯基乙烯)锂活性链(PSD-Li);随后,经过结构表征选取分子量和单体组成合适的PSD-Li作为大分子引发剂引发Ip单体聚合,制备了具有不同嵌段分子量比例的聚(苯乙烯-co-二苯基乙烯)-b-聚异戊二烯锂活性链(PSD-PI-Li);最后,利用PSD-PI-Li与OVPOSS中的乙烯基发生偶联反应,成功制得多种八臂星形嵌段共聚物(PSD-PI)8POSS。通过1H-NMR和GPC对所得(PSD-PI)8POSS及其前体聚合物的化学结构、分子量及分散度进行表征;利用DSC、TGA、拉伸测试和线性黏弹性测试对(PSD-PI)8POSS的热学性质及力学性能进行表征。(3)八臂星形嵌段共聚物的氢化反应及表征上述八臂星形弹性体共聚物中的PI链段含有许多不饱和双键,会降低它们的耐热性和耐候性,因此采用氢化反应将PI软段转化为饱和脂肪烃链段以提升其热稳定性。通过改变对甲苯磺酰肼的投料量和反应时间,探究它们对氢化反应的影响,并利用优化的反应条件对(PS-PI)8POSS或(PSD-PI)8POSS进行氢化反应,获得了含有饱和脂肪烃软段(HPI)的新型八臂星形嵌段共聚物(PS-HPI)8POSS或(PSD-HPI)8POSS。利用1H-NMR、GPC和FT-IR对氢化产物的化学结构、分子量及分散度进行表征,并与未氢化的星形共聚物进行比较;利用DSC、TGA、拉伸测试和线性黏弹性测试对氢化反应前后弹性体共聚物的性能进行表征。综上所述,本论文利用LAP法高效制备了一类兼含硬段和软段的八臂星形嵌段共聚物,通过在硬段中引入DPE单元提高其使用上限温度,并采用氢化反应将PI软段转化为饱和脂肪烃链段来改善其耐热性。详细表征了八臂星形弹性体共聚物的化学结构,并初步探究了不同组成对弹性体共聚物膜性能的影响。这类兼含硬段和软段的八臂星形嵌段共聚物有望在热塑性弹性体中有潜在的应用。