丁苯橡胶接枝改性的研究进展及应用

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1、丁苯橡胶接枝改性的研究进展及应用学院：**************班级：*********姓名：******学号:**********丁苯橡胶接枝改性的研究进展及应用摘要:介绍了丁苯橡胶接枝改性的机理,综述了近几年来丁苯橡胶接枝改性方法的研究进展。同时,对丁苯橡胶接枝产物的应用及其前景作简要展望。关键词:丁苯橡胶；接枝；改性；应用丁苯橡胶(SBR)是苯乙烯和丁二烯2种单体共聚生成的弹性体共聚物,是耗量最大的通用橡胶之一,应用广泛。与一般通用橡胶相比,SBR具有较好的耐磨性、耐热性和耐老化性能，易与其他非极性橡胶并用,但其生胶强

2、度低,黏合性差,不易增韧极性塑料。因此为了拓宽SBR的应用范围,需要对其进行改性。常用的改性方法有共混法、接枝法、环氧化法。其中,接枝法操作简便经济,接枝产品灵活多变,是改善SBR的使用性能、扩大SBR应用范围的主要方法之一。SBR的接枝改性是一种二烯烃聚合物的接枝,以双键和烯丙基氢为接枝点。通过接枝聚合反应,可以将极性、非极性的基团或链段和高弹性的两链段键接在一起,从而赋予SBR许多特殊的性能。笔者介绍了丁苯橡胶接枝改性的机理,对SBR接枝改性方法及应用进行概述。1.SBR接枝机理以SBR/苯乙烯体系进行溶液接枝改性为例。引

3、发剂受热分解成初级自由基,一部分引发苯乙烯聚合成均聚物,另一部分与SBR大分子加成或转移,进行下列3种反应而产生接枝点。第1种:初级自由基与乙烯基侧基双键加成第2种:初级自由基与SBR主链中的双键加成第3种:初级自由基夺取丙烯基氢而链转移其中R代表初级自由基,上述3种反应的反应速率常数依次为K1>K2>K3。可知,第1种和第2种更加有利于接枝反应。2.接枝改性方法接枝改性是通过引发剂提供活性种,产生接枝点,聚合后形成接枝产物。接枝产物的性能及应用决定于主、支链的组成结构和长度以及支链数。接枝改性方法具有操作简单、接枝单体灵活多

4、变的优点,是非常有潜力的方法之一。接枝改性可以在乳液、溶液和胶块中进行,接枝场所的不同可以产生不同的接枝效果。2.1在乳液中进行接枝改性在乳液中进行接枝改性是将接枝单体、引发剂等直接加入到橡胶乳液中,然后引发接枝聚合,是SBR接枝改性中最简单经济的方法。通常情况下,接枝对象是SBR胶乳,最后得到具有核壳结构的丁苯橡胶胶乳。Arayapranee等研究了以苯乙烯(ST)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为接枝单体、SBR胶乳(SBRL)为接枝对象、过氧化羟基二异丙苯(CHPO)/四乙烯五胺(TEPA)氧化-还原体系为引发剂,得到了接枝产

5、物,实验分析表明链转移剂是影响接枝效率的主要因素。Zhao等同样以ST和MMA为接枝单体、SBRL为接枝对象、BPO和FeSO4为引发剂,得到了结构类似的接枝产物。Li等在SBRL中,ST为接枝单体,γ射线辐射下得到接枝改性的SBRL,TEM表明形成了以SBR为核相、壳相为接枝单体聚合物的接枝产物。Li等以SBRL为接枝对象、ST为接枝单体,γ射线辐射引发得到了接枝产物。2.2在溶液中进行接枝改在溶液中进行接枝聚合是将接枝单体、引发剂等直接加入到橡胶溶液中,引发接枝聚合。通常情况下,以溶聚丁苯橡胶(SBS)为接枝对象,来研究S

6、BS的接枝机理和接枝率。Xie等在甲苯溶液中,通过N,N-二甲基苯胺(DMA)引发聚氧乙烯基醚(PEO)开环反应得到了PEO接枝的环氧化的溶聚丁苯橡胶(ESBS)。研究发现,当DMA质量分数为5%、ESBS质量浓度为0.12-0.14g/mL,在75-80℃反应10h,接枝聚合物中PEO的接枝率可达到0.27mmol/g。Abbasian等通过活性自由基聚合法,以SBR为接枝对象、四氢呋喃(THF)为溶剂、2,2,6,6-四甲基-1-氧化哌啶醇(TEMPO)为链转移剂,通过大分子引发剂TEMPO-SBR得到了ST接枝的SBR,

7、分别用红外光谱(IR)和氢核磁共振仪(H-NMR)对相关产物进行了结构表征。Botros等在甲苯溶剂中,丙烯酸(AA)为接枝单体,80℃下过氧化苯甲酰(BPO)引发得到接枝产物。IR结果表明,AA被成功接枝到SBR分子链上。Jiang等在氯仿溶剂中,分别实现了丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、MMA对SBS的接枝。研究结果表明AA和MAA是通过SBS大分子自由基引发接枝聚合,而活性较高的MMA除了上述引发外,还包括初级自由基引发MMA与SBS间的接枝聚合。Zhang等在三氯乙烯和丁酮的混合溶液中,分别用BPO和偶氮二异丁腈

8、(AIBN)为引发剂,得到马来酸酐(MAH)接枝的SBS。研究发现AIBN引发接枝反应是双键的加成,而BPO还包括烯丙基氢的取代加成。Ramesan等利用链转移剂,在SBR的甲苯溶液中,氯仿碱性水解得到了氯化SBR,H-NMR和IR表明Cl是通过SBR的双键成环反应接枝到SB