论文部分内容阅读
SBS是聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段热塑性弹性体的简称,该弹性体既具有聚苯乙烯(PS)的溶解性和热塑性,又具有聚丁二烯(PB)的柔韧性和回弹性,兼具热塑性塑料和硫化橡胶的双重特性,因此被称为“第三代合成橡胶”。其应用方面的研究涵盖了粘合剂、密封胶、涂料、沥青改性、鞋、聚合物改性剂和粘度指数改性剂等多个领域。本文将SBS改性,并针对改性SBS的特点探索了其在相关领域的应用。此外,SBS与当今研究热门的无机纳米材料相结合,开发了一系列的多功能SBS基无机纳米复合材料,并对复合材料的各种性能进行了详细的研究,具体内容如下:(1)由4-氨基二苯甲酮(4-ABP)与马来酸酐(MAH)反应制备了既含有光引发剂基团又同时含有双键的多功能单体(4-MBP),并将该多功能单体通过自由基接枝的方法成功接枝到了SBS分子链上,制备了SBS-g-MBP多功能共聚物,通过1H NMR、FTIR、XPS、SEM和AFM等表征方法对其结构进行了表征,并通过DMTA和TGA对其热性能进行了研究。此外,将SBS-g-MBP多功能共聚物进行了光固化性能研究,通过红外光谱中C=C特征峰强度的变化来定性判定交联反应发生与否,另外通过凝胶含量的测定来定量的计算交联程度,研究发现凝胶含量最大可达48.9%。此外,通过DSC和TGA研究了交联SBS-g-MBP的热性能。最后,将制备的SBS-g-MBP多功能共聚物进行了紫外光固化压敏胶的研究,性能测试表明,以SBS-g-MBP为基底的压敏胶具有较好的180°剥离强度、持粘性和初粘性,并且4 wt%接枝率的SBS-g-MBP最适合用来制备紫外光固化压敏胶,且最佳固化时间为2 min。(2)通过直接分散共混的方法制备了多功能SBS/SiO2杂化CdTe量子点纳米复合材料。并对制备的纳米复合材料进行了全面表征,UV-vis和PL分析表明该纳米材料具有很好的发光和荧光性能。TEM研究表明,CdTe量子点在聚合物基底中得到了较好的分散并且其晶格基本完好无损。DMTA研究表明纳米复合材料的储能模量E′和损耗模量E″增加,PB和PS链段的玻璃化转变温度(Tg)降低。另外,力学性能测试表明CdTe量子点的加入对SBS既有增强又有增韧的效果。此外通过对该材料在紫外光(365 nm)和日光下的研究发现,该纳米复合材料具有很好的发光性能,并且颜色可调,其有望拓宽SBS在光学材料方面的应用。(3)由4-溴甲基二苯甲酮(4-BBP)与N,N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯(DMAEMA)反应制备了既含有光引发剂基团又同时含有双键和季铵盐基团的多功能单体(4-BBPDMAEMA),并将该多功能单体成功接枝到了SBS分子链上,制备了SBS-g-BBPDMAEMA多功能共聚物,并通过1H NMR和FTIR对其结构进行了表征。另外,将合成的多功能聚合物插层蒙脱土(MMT)制备了插层结构的SBS-g-BBPDMAEMA/MMT复合材料,结果表明SBS-g-BBPDMAEMA中的季铵盐基团已与蒙脱土中的Na+离子发生离子交换,并进入了蒙脱土片层。最后,通过层间引发聚合的方法制备了光固化SBS-g-BBPDMAEMA/MMT纳米复合材料。并用XRD和TEM对MMT在聚合物中的分散情况进行了表征。结果表明蒙脱土在光固化纳米复合材料中分散较均匀,且以插层结构为主同时伴有少量的剥离结构。TGA研究表明SBS-g-BBPDMAEMA/MMT光固化纳米材料的热稳定性较好;机械性能测试结果表明添加5 wt%的蒙脱土时其拉伸强度和断裂伸长率最好。(4)由双氧水和无水甲酸制备了极性化的HO-SBS。由强酸氧化的方法制备了羧基化的多壁碳纳米管(MWCNTs),并将其与过量的氯化亚砜反应制备了含有酰氯官能团的MWCNTs,将制备的HO-SBS与含酰氯官能团的MWCNTs通过共价键的方式制备了HO-SBS/MWCNTs纳米复合材料,通过凝胶含量和溶胀比的测试表明制备的HO-SBS/MWCNTs纳米复合材料属于交联结构,且最大凝胶含量为94.6%;另外,我们用红外光谱和拉曼光谱对所得纳米复合材料的结构进行了表征,结果表明聚合物和碳纳米管之间有化学键的作用;TEM和SEM研究表明MWCNTs较好的分散于聚合物基体中,并且可以直观的观察到聚合物和MWCNTs之间存在着相互作用;热性能研究表明随着MWCNTs用量的增加,纳米复合材料的PB段玻璃化转变温度随之升高,耐热性也随之提高。机械性能测试表明交联后的纳米复合材料的机械性能与原料HO-SBS相比有所下降,但是可以通过MWCNTs的用量来方便的调节纳米复合材料的机械性能。(5)通过HO-SBS与TDI的反应制备了交联结构的HO-SBS。凝胶含量和溶胀比的测试表明制备的交联HO-SBS材料属于高度交联结构,且当TDI用量为2 wt%时凝胶含量就达到了93.5%。红外光谱和固体核磁结果表明HO-SBS和TDI之间有化学键的作用;SEM研究表明交联HO-SBS材料的断裂行为从韧性断裂逐渐向脆性断裂过渡。热性能研究表明交联前后材料的耐热性基本没有发生改变,但是玻璃化转变温度却发生了明显改变,PB段的玻璃化转变逐步增加,而PS段的玻璃化转变温度逐步降低。机械性能研究表明交联后材料的机械性能与原料HO-SBS相比有所下降,但是可以通过交联剂TDI的用量来方便的调节材料的机械性能。