二甲胺基链中多官能化丁二烯/苯乙烯聚合物研究

摘要

具有良好炭黑(CB)分散性的聚合物基复合材料有非常广泛的应用前景，如导电树脂、高性能子午线轮胎等。现有链端胺基官能化改善CB分散性的方法难以满足材料进一步高性能化的要求。本论文旨在设计合成二甲胺基链中多官能化丁二烯-苯乙烯无规共聚物，因此，采用1，1-双（4-二甲基胺基苯基）乙烯(BMAPE)为官能化共聚单体，分别研究了苯乙烯/BMAPE、丁二烯/BMAPE活性阴离子共聚合反应规律，在此基础之上，研究了丁二烯/苯乙烯/BMAPE活性阴离子三元共聚合反应规律，实现了聚合物链中二甲胺基官能团的定量、定位引入，并进一步研究了二甲胺基链中多官能化聚合物结构与性能之间的构效关系，为制备具有良好CB分散性的聚合物基复合材料提供有效方法。
　　以仲丁基锂为引发剂、苯为溶剂、BMAPE为官能化共聚单体与苯乙烯进行共聚合，成功合成了二甲胺基链中多官能化聚苯乙烯。苯乙烯/BMAPE共聚合研究表明:苯乙烯单体竞聚率r1为53.4;链中二甲胺基官能团数目可由BMAPE用量、聚合物分子量等参数精确设计调控。CB/苯乙烯-BMAPE共聚物复合材料形貌研究表明，聚苯乙烯链中引入的二甲胺基官能团，显著改善了CB的分散性。
　　以BMAPE为官能化共聚单体与丁二烯进行活性阴离子共聚合，成功合成了二甲胺基链中多官能化聚丁二烯。二甲胺基链中多官能化聚丁二烯合成及热性能研究表明:链中二甲胺基官能团数目可由极性调节剂的种类及用量、聚合物分子量等参数精确设计调控;极性调节剂四氢呋喃(THF)等的加入，能够减小丁二烯单体竞聚率，有效促进BMAPE进入聚丁二烯链中;聚丁二烯链中引入的BMAPE，提高了聚合物的玻璃化转变温度。
　　以THF为极性调节剂、BMAPE为官能化共聚单体与丁二烯及苯乙烯进行活性阴离子共聚合，成功合成了二甲胺基链中多官能化丁二烯-苯乙烯共聚物。二甲胺基链中多官能化丁二烯-苯乙烯共聚物合成研究表明，链中二甲胺基官能团数目可由BMAPE用量、聚合物分子量等参数精确设计调控。CB/丁二烯-苯乙烯-BMAPE共聚物复合材料形貌及性能研究表明:当丁二烯-苯乙烯无规共聚物Mn为200 kg/mol、链中引入1.1 mol％的BMAPE时，CB分散性得到了有效改善;CB填充的硫化胶的力学及动态力学性能均得到了显著改善，硫化胶的拉伸强度提高20％、断裂伸长率提高59％，0℃时tanδ值提高30％、60℃时tanδ值降低29％。

目录

声明

摘要

主要符号表

1 绪论

1．1 官能化聚合物合成研究进展

1．2 基于活性阴离子聚合机理链端官能化聚合物研究进展

1．2．1 CB填充的聚合物基复合材料相容性改善方法

1．2．2 含氮DPE衍生物在溶聚丁苯橡胶官能化中的应用

1．3 基于活性阴离子聚合机理链中官能化聚合物研究进展

1．3．1 后期官能化法

1．3．2 直接聚合法

1．4 本文主要研究思路与内容

2 二甲胺基链中多官能化聚苯乙烯的合成及性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 原料及精制

2．2．2 BMAPE的合成

2．2．3 s-BuLi的合成及浓度标定

2．2．4 苯乙烯与BMAPE活性阴离子共聚合

2．2．5 CB／苯乙烯-BMAPE共聚物复合材料制备

2．2．6 测试与表征方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 BMAPE的合成研究

2．3．2 苯乙烯／BMAPE共聚合研究

2．3．3 CB／苯乙烯-BMAPE共聚物复合材料形貌研究

2．4 本章小结

3 二甲胺基链中多官能化聚丁二烯及丁二烯-苯乙烯共聚物合成及性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 原料及精制

3．2．2 丁二烯与BMAPE活性阴离子共聚合

3．2．3 丁二烯／苯乙烯／BMAPE活性阴离子共聚合

3．2．4 CB／丁二烯-苯乙烯-BMAPE共聚物复合材料的制备

3．2．5 测试与表征方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 二甲胺基链中多官能化聚丁二烯的合成及性能研究

3．3．2 二甲胺基链中多官能化丁二烯-苯乙烯共聚物的合成研究

3．3．3 CB／丁二烯-苯乙烯-BMAPE共聚物复合材料形貌研究

3．3．4 CB／丁二烯-苯乙烯-BMAPE共聚物复合材料性能研究

3．4 本章小结

4 结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

创新点摘要

参考文献

附录

致谢

作者简介

攻读博士学位期间科研项目及科研成果