解缔剂在端基改性星形溶聚丁苯橡胶合成中的作用研究

论文摘要

随着汽车工业的快速发展,加速了轮胎工业的迅猛发展,同时人们对轮胎的各项性能提出了更高的要求,其中主要集中在如何提高抗湿滑性和降低滚动阻力上。轮胎的滚动阻力中约有50%来自胎面胶的滞后性能。通过在聚合物链端引入大分子官能化基团可以钝化自由末端,提高聚合物链端与填料间的亲和力,从而降低硫化胶的滞后损失；此外,提高了填料在橡胶基体中的分散性,有助于增强橡胶的综合性能。本文采用多官能度有机锂为引发剂,环己烷为溶剂,四氢呋喃为结构调节剂,异丙醇氧锂作为解缔剂；先通过阴离子聚合法制备了活性星形苯乙烯-丁二烯共聚物（S-SBR）；然后再加入叔丁基二苯基氯硅烷进行封端反应,得到端基改性的星形溶聚丁苯橡胶。重点考察了添加剂对聚合的影响,结果表明：在聚合体系中只加入异丙醇氧锂一种添加剂时,可以提高聚合速度,聚合物的乙烯基结构略有提高,对分子量及分布、共聚组成影响较小,产物为嵌段结构。当聚合体系加入异丙醇氧锂与THF双组份添加剂时,当加入足够量的THF（R=50）,THF对聚合物微观结构、序列结构的调节作用要远远大于异丙醇氧锂的调节作用；异丙醇氧锂对微观结构及序列结构的调节作用可以忽略；异丙醇氧锂的作用主要是通过解缔降低体系粘度,从而有利于体系的传质、传热及降低体系的温升。考察了多种因素对封端率的影响,反应开始即加入异丙醇氧锂可明显提高封端率,解缔剂与活性中心摩尔比为1.4,封端剂与活性中心摩尔比为2,封端反应温度60℃,封端反应时间60min时,封端率可达37.2%。对硫化胶的力学性能研究表明：与未封端改性的星形S-SBR相比,端基改性S-SBR硫化胶的物理机械性能有所提高、Payne效应小、具有高的O℃tanδ值和低的60℃tanδ值,表现出优异的低滚动阻力与高抗湿滑性能,实现了对星形溶聚丁苯橡胶的性能改进。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 胎面胶性能与轮胎性能的关系
• 1.3 胎面胶结构与性能的关系
• 1.4 溶聚丁苯橡胶的发展
• 1.5 溶聚丁苯橡胶的合成
• 1.5.1 溶聚丁苯橡胶的聚合机理
• 1.5.2 溶聚丁苯橡胶微观结构的影响因素
• 1.5.3 丁苯橡胶序列结构的影响因素
• 1.5.4 有机锂的缔合与解缔
• 1.6 溶聚丁苯橡胶结构对性能的影响
• 1.6.1 丁二烯微观结构及苯乙烯含量对溶聚丁苯橡胶性能的影响
• 1.6.2 序列结构对溶聚丁苯橡胶性能的影响
• 1.6.3 分子量及分子量分布对橡胶性能的影响
• 1.6.4 大分子链末端对橡胶性能的影响
• 1.7 溶聚丁苯橡胶端基改性技术
• 1.7.1 偶联技术
• 1.7.2 官能化引发剂
• 1.7.3 大分子官能化单体封端技术
• 1.8 论文选题的立论、目的和意义
• 1.9 本课题的主要研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 原材料
• 2.2 原材料的精制
• 2.3 正丁基锂的制备
• 2.3.1 正丁基锂的合成
• 2.3.2 正丁基锂的浓度分析
• 2.4 多官能团有机锂的制备
• 2.4.1 萘锂引发剂的制备
• 2.4.2 萘锂浓度的标定
• 2.4.3 双官能度有机锂的制备
• 2.4.4 多官能团有机锂的制备
• 2.5 异丙醇氧锂的制备
• 2.5.1 异丙醇与正丁基锂反应制备异丙醇氧锂
• 2.5.2 异丙醇与锂反应制备异丙醇氧锂
• 2.5.3 异丙醇氧锂浓度的标定
• 2.6 反应装置及聚合工艺流程图
• 2.6.1 实验室小规模装置
• 2.6.2 2L反应釜小试聚合装置
• 2.7 产品测试与分析
• 2.7.1 分子量及其分布测试
• 2.7.2 微观结构与共聚组成的测试
• 2.7.3 聚合物微观结构分析方法
• 2.8 聚合物的性能测试
• 2.8.1 测试所用的仪器列表
• 2.8.2 性能测试样品的制备
• 2.8.3 力学性能测试
• 2.8.4 动态性能测试
• 2.8.5 加工性能测试
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 异丙醇氧锂的制备
• 3.1.1 异丙醇氧锂的合成方法
• 3.1.2 异丙醇氧锂制备工艺参数的研究
• 3.1.3 异丙醇氧锂制备体系中残余氢气的影响
• 3.1.4 保存方式对异丙醇氧锂保存时间的影响
• 3.2 溶聚丁苯橡胶的合成
• 3.2.1 添加剂对S-SBR聚合的影响
• 3.2.2 异丙醇氧锂解缔作用研究
• 3.2.3 异丙醇氧锂的的解缔效果
• 3.3 叔丁基二苯基氯硅烷端基改性星形溶聚丁苯橡胶的表征
• 3.3.1 叔丁基二苯基氯硅烷封端星形溶聚丁苯的核磁表征
• 3.3.2 端基改性溶聚丁苯橡胶封端率的计算方法
• 3.4 封端率的影响因素
• 3.4.1 异丙醇氧锂加入时间对封端率的影响
• 3.4.2 封端反应温度对封端率的影响
• 3.4.3 封端反应时间对封端率的影响
• 3.4.4 异丙醇氧锂用量对封端率的影响
• 3.4.5 分子量对封端率的影响
• 3.4.6 封端剂用量对封端率的影响
• 3.5 叔丁基二苯基氯硅烷封端星形S-SBR的性能
• 3.5.1 胶样的结构参数
• 3.5.2 物理机械性能
• 3.5.3 动态力学性能分析
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师个人简历
• 附录