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在传统观念中,只能通过阴离子溶液聚合才能合成聚合物组分在10%苯乙烯/90%异戊二烯至40%苯乙烯/60%异戊二烯之间变化的苯乙烯/异戊二烯共聚物。在早期的反应挤出研究中,通过一次加料苯乙烯和丁二烯混合单体或者苯乙烯和异戊二烯混合单体合成了苯乙烯/丁二烯,苯乙烯/异戊二烯两种多嵌段共聚物,但是其中二烯烃在聚合物中的质量分数一般只为30%左右,引入二烯烃旨在提高材料韧性,并主要深入研究结构与性能的关系及其聚合物中聚丁二烯和聚异戊二烯的增韧机理。提高二烯烃的含量可以使反应挤出技术扩展到热塑性弹性体,合成橡胶等领域,如苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS),苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS),丁苯橡胶(SBR)等。
本文首先以正丁基锂为引发剂,苯乙烯、异戊二烯混合物作为单体,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和四氢呋喃(THF)为极性调节剂,在双螺杆挤出机中,运用反应挤出技术实现异戊二烯质量含量达60%的苯乙烯-异戊二烯共聚物(SIR)的阴离子本体聚合,研究发现SDBS和THF的加入增加了聚异戊二烯3,4聚合单元的含量。且使第一长嵌段聚苯乙烯的分子量大为减小,同时很难包裹住异戊二烯大的气泡,结果基本都成为苯乙烯-异戊二烯小嵌段结构,两组分相容性增强,无规化程度增加。比较两种极性调节剂发现,THF的调节作用大于SDBS。
然后同样以正丁基锂为引发剂,苯乙烯、异戊二烯混合物作为单体,以THF为极性调节剂,通过反应挤出技术,阴离子本体聚合法一步合成一系列高异戊二烯含量苯乙烯-异戊二烯SIR共聚物。实验设计聚异戊二烯质量分数分别为50%,60%,70%,80%;[THF]/[n-BuLi]摩尔比分别为0,1,2,3,5,8。研究引发剂与极性调节剂在不同比例下对不同异戊二烯质量含量的共聚物结构性能的影响。发现当SIR中两组分质量含量一定时,随着[THF]/[n-BuLi]摩尔比的增加,第一长嵌段聚苯乙烯的分子量逐渐减小,直到[THF]/[n-BuLi]为5时减小到一个极小值,而聚异戊二烯3,4聚合单元的含量逐渐增大,当[THF]/[n-BuLi]为5时,其断裂伸长率和拉伸强度达到一个相对较大的数值,撕裂强度降低到一个相对较小的数值;当[THF]/[n-BuLi]摩尔比一定时,随着Ip质量含量的提高,SIR无规化程度增大,断裂伸长率增加,撕裂强度降低,拉伸强度基本维持恒定。