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聚烯烃弹性体具有性价比高、力学性能好和热性能稳定等优点,乙烯-1-丁烯共聚物(PEB)是一种典型的饱和聚烯烃弹性体,将其与苯乙烯-丙烯腈(St-AN)进行悬浮接枝共聚反应可以合成PEB接枝St-AN共聚物,用其接枝产物与SAN树脂熔融共混制备抗冲击性能表现优良的共混物AEBS。由于PEB分子链上不含碳-碳双键,故AEBS具有优异的抗热氧老化和耐气候黄变性能,是一类性质优良的工程塑料,而成为ABS的换代产品,具有广阔的应用前景。
本文通过PEB/St-AN悬浮接枝共聚反应、在反应体系中加入由自由基终止剂苯醌的四氢呋喃溶液终止聚合反应、回收产物以抽真空常温干燥等过程制备了接枝共聚产物,用索氏提取法对产物各组分进行了有效分离,研究了体系的接枝共聚反应行为包括单体转化率(CR)、平均接枝率(GRa)、接枝效率(GE)、橡胶接枝率(GRr)、真实接枝率(GRt)和AEBS缺口冲击强度随着聚合反应时间的延长而变化的规律,用FTIR、1H-NMR和GPC对接枝产物各组分进行了表征,根据自由基接枝共聚反应机理计算了PEB-g-SAN的接枝链g-SAN的分子量,分析了体系生成的非接枝共聚物SANf和接枝链g-SAN的共组成比与单体配料比的关系,探明接枝共聚体系存在的基元反应。
研究结果表明,PEB/St-AN悬浮接枝共聚反应产物由高分子量非接枝共聚物SANH和低分子非接枝共聚物SANL、接枝共聚物PEB-g-SAN、未参与接枝共聚反应的PEB等组分构成,无交联产物存在。在接枝共聚反应的最初阶段同时发生单体接枝共聚反应和非接枝共聚反应,且接枝共聚反应速率大于非接枝共聚反应速率。在反应时间为240min时非接枝共聚反应和“嫁接”反应基本结束。揭示了PEB/St-AN悬浮接枝共聚反应体系的基元反应除存在自由基链转移终止、再引发、链双基终止反应外,还存在SANf和g-SAN所含部分腈基的水解反应、导致发生SANf分子键接到g-SAN上的“嫁接”反应、PEB-g-SAN的主链PEB和未接枝PEB的断链即降解反应以及少量PEB链段嵌入PEB-g-SAN的主链形成“嵌段”共聚物的反应,无导致凝胶化的交联反应存在。
研究了“不加任何自由基终止剂在80℃干燥8h”的后处理条件对接枝产物的结构与性能的影响。结果发现接枝产物进一步发生“嫁接”反应,并显著提高了AEBS的缺口冲击强度。这种后处理方法更适用于工业化生产但不能用于接枝共聚反应机理的研究。