苯乙烯-丁二烯共聚树脂合成及性能研究
苯乙烯-丁二烯共聚树脂是一种高苯乙烯含量的高透明高抗冲击树脂。通过对聚合物分子结构设计，使得少量的丁二烯以多嵌段的形式结合到分子链中，起到增韧的作用，赋予苯乙烯-丁二烯树脂较高的抗冲击性能和断裂伸长率，同时聚合物的透光率得到最大程度保存而雾度基本不增加。这类树脂具备无毒、加工性能优异、高光泽、耐冲击等特点，在儿童玩具、家电行业、医疗器械、办公用品等制作中被广泛应用。商业化产品主要以美国、日本、德国等企业为主，国内的研发工作起步较晚，产品牌号较少，工业化步伐缓慢，国内需求量大部分依赖进口。为了促进丁苯树脂国产化步伐，丰富牌号，快速占领国内市场，本论文对苯乙烯-丁二烯共聚树脂合成及后处理工艺进行系统的研究，考察了分子结构、偶联剂、终止工艺、后处理工艺等因素对产品综合性能的影响，主要工作如下:
1、丁二烯结合量决定产品的透光率、雾度及力学性能。综合考虑光学性能和力学性能，丁二烯质量含量以25％左右为宜。
2、采用三次加料、两次引发，一步偶联的聚合工艺合成星型丁苯树脂，加料过程可表示为St1+RLi1+RLi2+St2+Bd+X，聚合产物结构可表示为(S1_S2_-B)m-X-(S2-B)n。其中St1和St2分别为两次加入的苯乙烯，RLi1和RLi2分别为两次加入的引发剂丁基锂，Bd为丁二烯，X为偶联剂。S1和S2分别表示两次引发增长的聚苯乙烯均聚链，B为苯乙烯均聚链上增长的聚丁二烯均聚链。这种星型丁苯树脂抗冲及拉伸断裂伸长率优异，聚合物中苯乙烯全部以嵌段形式存在，其中S2均聚段的数均分子量决定产品的性能，当S2段数均分子量在9500左右时，缺口冲击不断裂，拉伸断裂伸长率高达340％以上。
3、采用环氧大豆油为偶联剂，研究了环氧大豆油的偶联机理。研究发现，偶联过程中环氧大豆油中的酯基首先发生断链反应，断链后环氧基团为主要反应官能团，且断链后环氧基团反应活性高于酯基活性，偶联臂数根据偶联剂加入量介于2-3之间。
4、采用两步加料一次引发的聚合技术，合成线型结构丁苯树脂，聚合物分子链形成一定的无规共聚过渡段。研究苯乙烯无规结构含量对性能的影响，结果表明，苯乙烯无规结构含量增加，产品硬度降低，抗冲强度及断裂伸长率增加，对光学性能无明显影响。
5、终止中和工艺主要影响产品的透光率、雾度、黄色指数。选用去离子水为终止剂，二氧化碳为中和剂，在90℃条件下，终止10分钟，中和20分钟，产品透光率在89％以上，雾度低于5％。
6、后处理研究结果表明，物料在螺杆内160-180℃的高温下，随着停留时间的增加，产品黄色指数增加，熔融指数降低，在确保产品挥发分低于0.2％的基础上，应尽量低温快速处理物料，以保证产品品相。
丁二烯;苯乙烯;抗冲强度;断裂伸长;共聚树脂;分子结构;光学性能
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
付志峰
2012
中文
TQ325.2;TQ316.61
85
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）