论文题目: 端基官能化SBS的合成及其在改性沥青中的应用
论文类型: 硕士论文
论文专业: 材料学
作者: 王强
导师: 王玉荣,廖明义
关键词: 阴离子聚合,端基官能化,结构与性能,沥青改性与性能
文献来源: 大连理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 近年来,随着SBS热塑性弹性体在建筑业、交通业的快速发展,特别是在改性沥青方面的优异性能,使其应用广泛,备受青睐。然而SBS和沥青的化学组成、结构及极性差别较大,混合时难以形成稳定的体系,在热储存过程中易离析,发生相分离现象,极大的影响了改性沥青的性能。因而合成具有特种官能化结构和特殊功能的新型SBS备受关注。本文根据活性阴离子聚合分子结构可控原理,首次采用原位聚合法直接将官能化基团引入到SBS分子链的一端或两端,赋予SBS功能化,这对改善与沥青的相容性和储存稳定性无疑是一种更为直接有效的方法。本文以环己烷为溶剂、THF为极性调节剂,采用膨胀计法研究了六亚甲基亚胺基锂（LHMI）和N～Li引发苯乙烯聚合速率,结果表明N～Li引发剂的活性比LHMI高十倍左右。考察了THF、聚合温度对N～Li引发SBS第一段苯乙烯聚合动力学的影响,并求取了各种条件下的假一级表观增长反应速率常数、表观活化能。考察聚合温度、聚合时间对SBS产物中游离聚苯乙烯含量的影响,确定了N～Li引发SBS聚合的最佳工艺条件。通过GPC、IR、TEM及DMA对N～Li引发SBS的分子量及分子量分布、微观结构、组成结构、形态结构和动态力学性能进行了表征。1HNMR证明N～Li能有效引发SBS聚合生成端氨基的N-SBS且其分子量和微观结构可控,而N-SBS分子量分布比正丁基锂引发的SBS加宽,乙烯基含量比SBS略高,N～Li引发的N-SBS性能与工业上类似产品相当。首次采用二氧化碳、1,5-二氮二环[3.1.0]己烷及环氧乙烷为官能化封端剂制备了ω-羧基、氨基、羟基官能化SBS;并研究了其与聚苯乙烯模型聚合物的反应活性,采用核磁、末端官能度滴定两种方法验证了聚合物末端官能团。对末端官能化反应的工艺条件进行了考察,确定了封端反应的最佳条件。采用TEM和DMA测试了上述末端基团对SBS形态和动态力学性能的影响,结果表明SBS链端封上极性基团后聚苯乙烯微核略变得松散无规,SBS的两个玻璃化转变温度均略有升高,储存模量和损耗模量均略有升高,力学性能变化不大。动态光散射研究表明由N～Li引发、CO2封端过程生成的N-SBS-COOLi在CCl4溶液中的流体力学半径呈双峰分布,表明分子间缔合的存在,且这种分子间的缔合具有浓度依赖性。考察了新型端基官能化SBS改性沥青的热储存稳定性。离析度、上下层DSC测试及荧光显微镜分析均表明端氨基、羧基能有效提高SBS与沥青相容性和热储存稳定性。
论文目录:
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 概述
1.2 活性阴离子聚合法制备端基官能化聚合物
1.2.1 阴离子聚合法制备端基官能化聚合物的机理
1.2.2 不同类型端基官能化聚合物的合成
1.2.3 端基官能化聚合物的应用前景
1.2.4 聚合物末端官能度的测定
1.3 SBS的合成、改性与表征
1.3.1 SBS的合成方法
1.3.2 SBS的极性化改性
1.3.3 SBS的结构与性能及其影响因素
1.4 SBS改性沥青的研究
1.4.1 SBS改性沥青的机理和方法
1.4.2 SBS改性沥青的储存稳定性
1.4.3 沥青-SBS反应性共混改性
2 实验部分
2.1 原材料及精制
2.2 官能化引发剂和终止剂的合成与分析
2.2.1 氮锂引发剂的合成
2.2.2 氮锂引发剂浓度的分析
2.2.3 1,5-二氮二环[3.1.0]己烷的合成
2.3 聚合方法
2.3.1 动力学实验
2.3.2 聚合瓶实验
2.3.3 聚合釜实验
2.4 分析与测试
2.4.1 特性粘度和表观粘度的测定
2.4.2 动态光散射(DLS)
2.4.3 分子量及其分布的测定
2.4.4 微观结构的分析
2.4.5 聚合物末端官能度的滴定
2.4.6 透射电镜分析(TEM)
2.4.7 SBS动态力学性能分析(DMA)
2.4.8 SBS力学性能分析
2.5 沥青改性实验及性能分析
2.5.1 SBS改性沥青的实验设备与工艺
2.5.2 性能测试
3 端基官能化SBS的合成与表征
3.1 α-氨基官能化SBS的合成与表征
3.1.1 氮锂引发剂的合成与结构表征
3.1.2 氮锂引发苯乙烯聚合动力学
3.1.3 α-氨基官能化SBS的合成
3.1.4 α-氨基官能化SBS的结构
3.1.5 α-氨基官能化SBS的性能
3.2 ω-氨基官能化SBS的合成与表征
3.2.1 1,5-二氮二环[3.1.0]己烷的表征
3.2.2 ω-氨基官能化SBS的合成
3.2.3 ω-氨基官能化SBS的结构
3.2.4 ω-氨基官能化SBS的性能
3.3 ω-羧基官能化SBS的合成与表征
3.3.1 ω-羧基官能化SBS的合成
3.3.2 ω-羧基官能化SBS的结构
3.3.3 ω-羧基官能化SBS的性能
3.4 ω-羟基官能化SBS的合成与表征
3.4.1 ω-羟基官能化SBS的合成
3.4.2 ω-羟基官能化SBS的动态力学性能
4 端基官能化SBS改性沥青相容性的研究
4.1 不同类型端基官能化SBS改性沥青的宏观性能
4.2 不同类型端基官能化SBS改性沥青的微观性能
4.2.1 DSC法研究端基官能化SBS的相容性
4.2.2 荧光显微镜对端基官能化SBS改性沥青的形态分析
4.3 端基官能化SBS改性沥青机理的研究
结论
参考文献
附录A 附录内容名称
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
发布时间: 2008-06-30
参考文献
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