试析星形聚丁二烯合成及反应动力学研究

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1、北京化工大学硕士学位论文星形聚丁二烯合成及反应动力学研究姓名：李青申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：姚飞;迟天俊2001.9.20北京化工大李硕士李位论义星形聚丁二烯合成及反应动力学研究一，~-~-一.一一一~摘要本文以星形聚丁二烯合成工艺过程为研究对象，采用烷基锉为引发剂;己烷为溶剂;四氯化硅为连结剂;四氢映喃为结构调整剂合成分子量分布在5-24万的星形聚丁二烯胶样，以及引发剂与偶联剂摩尔比;反应温度和反应时间对聚合物质量的影响。推导出星形聚丁二烯零剪切粘度〔几〕。与分子量;收缩因子9的关系式。通过实验数据计算出支化因子G与收缩因子9的关系指数。本文着重对合成星形聚丁二烯

2、的反应动力学进行了研究，通过试验数据计算出聚合反应活化能和反应速度常数，得到丁二烯单体聚合生成星形聚丁二烯的反应动力学模型。关键词:星形聚丁二烯，合成工艺，动力学模型此京化工大李硕士母位论友STUDYONREACTIONKINETICSANDPOLYMERIZATIONPROCESSOFSTAR-POLY-BUTADIENERUBBERABSTRACTBasedontheprocessofstar-poly-butadienesynthesis,thestar-poly-butadienewithmolecularvaryfrom50,000to240,000isproduced.

3、Intheprocess,normalbutyllithium(BuLi)isusedasinitiator,SiC4aslinkingagentandTBFasstructuralregulator.ThefactorssuchasthebestratioofBuLi/SiCl4,theoptimalreactiontemperatureandtimearealsostudiedtochecktheirimpactonthequalityofthepolymer.Someimportantequationsarederivedsuchastherelationof[TL。〕ver

4、susmolecularweightandbranchfactor,theexponentialrelationofthecontractfactorversusbrandfactorbasedontheexperimentaldata.Thekineticsofstar-polybutadienereactionprocessishighlighted.ThekineticenergyEandrateconstantKarecalculated,andthenthekineticmodelofpolymerizationreactionforstar-polybutadienei

5、sdeterminedbasedontheexperimentaldata.KEYWORDS:star-ploy-butadiene,synthesisprocess,kineticmodel此京化工大李硕士昔位论灰引言随着市场对ABS工程塑料需求量的不断增长，对ABS产品的质量也提出更高的要求，特别是在抗冲击性方面，聚丁二烯作为优良的添加剂可改善ABS产品的加工特性，提高ABS的抗滚性和抗冲击性。星形聚合物是支化高分子的一种特殊形式，它是由若干个线形大分子链的基端连结到一个几何点而形成的，这种结构的高聚物具有和线形高聚物不同的溶液性质，不同的粘弹特性以及本体性能。在实际工业生产中

6、，由于链转移反应或者在聚合体系中引入多官能团单体时，就会有支化聚合物生成，产品往往是支化和线形聚合物的混合物，其分子量分布很宽，这种材料的宏观物理性能就是聚合物不同的分子结构微观行为的统计平均表现。由于星形聚丁二烯的特殊结构，表现出一些特殊性质，可以利用这些性质，开发出具有多种用途的添加剂。星形聚丁二烯与线形聚丁二烯比较，具有较佳的抗湿性、抗滚性、抗冲强度大等优点，因此，日本、美国、西德等国家橡胶公司、化学公司正致力于开发聚丁二稀作为高性能轮胎、鞋底、仪器壳体和胶片的添加剂。星形聚丁二烯也可用作塑料的抗冲击改性剂，掺合橡胶中用来制造轮胎、皮带、电线、塑窗框密封胶等橡胶制品。这种掺混

7、胶具有优良的加工特性，并使橡胶耐磨性、高回弹性、高拉伸强度等优点得以充分发挥。为了进一步揭示高聚物的多层结构—多模运动(多重转变)与多种性能之间的关系，必须对不同链结构的高聚物分别去研究它们的特性及微观分子运动形式和微观形态。本文选择星形聚丁二烯可作为研究长链支化的模型聚合物，以官能度准确已知的偶联剂通过阴离子聚合方法制备的样品，具有分子量分布窄，结构清晰的特点。本课题着重研究了丁二烯的合成路线，并对多种星形聚合反应的引发剂进行了试验，最终确定采用氯化硅烷为连结剂，并