球形反式橡胶合金TPI/TBIR的釜内合成及结构与性能研究

In order to develop novel rubber materials with satisfied integrated properties and utilize the advantagies of trans-1,4-polydienes like trans -1,4-polyisoprene (TPI) and trans butadiene-isoprene copolymer (TBIR), such as strain induced crystallization, excellent anit-fatigue properties, low abrasion loss, low rolling resistance, etc., the applicants design and synthesize novel TPI/TBIR alloys with reactor granules technology for the first time by using bulk polymerization method and sphercial TPI/TBIR rubber alloys with multi-phase and multi-component are synthesized within reactor. This is a novel, green and energy saving polymerization technology in rubber synthesis field. This project will resolve the following key scientific problems: ①control methods for the alloy paritcle morphology within reactor, ② fractionation methods for the trans rubber alloys,③study the copolymer content, fractions, comonomer content and sequence distribution, ④study the phase structure and the crystallization behavior of the rubbe alloys，grasp the relationship between the properties and the aggregation structures of the rubbe alloys, ⑤ study the polymerization mechanism of the supported Ziegler-Natta catalyst for diene polymerizaiton and the controllable method for the catalytic behavior. We hope that we can provide a new kind rubber stock for high performance tires in tread and side wall, as well as a novel synthetic polymerization technology for rubber synthesis.

本项目以开发具有良好综合性能的新型合成橡胶材料为目标，拟充分发挥反式-1,4-结构聚二烯烃橡胶（反式聚异戊二烯（TPI），反式-丁二烯-异戊二烯共聚物（TBIR））的柔顺链优势（可拉伸结晶、具有优异的动态疲劳性能、优异的耐磨性、低滚动阻力等），首次将反应器颗粒技术应用于反式橡胶合金的制备，本体法釜内直接合成具有球形形态及多相多组成的TPI/TBIR反式橡胶合金，为绿色节能的合成橡胶聚合新技术。本项目拟解决如下关键问题：①重点研究反式橡胶合金的釜内形态控制；②研究橡胶合金的组分分级方法； ③重点研究并调控共聚弹性体橡胶的含量、级分分布、共单体的含量与序列结构；④研究橡胶合金在不同条件下的相态结构演变及结晶行为，并探讨其对硫化胶性能的影响；⑤研究负载型Z-N催化剂的催化机理及其催化行为调控等。从而开发具有自主知识产权的新型橡胶材料及其聚合新技术，为高性能轮胎提供理想的胎面胶及胎侧胶胶料。

本项目以开发原创性的具有优异动态性能的新型合成橡胶材料及其制备技术为目标，首次将反应器颗粒技术应用于反式橡胶合金的制备，通过优化二段聚合工艺，本体法釜内直接合成了具有球形形态及多相多组成的反式异戊橡胶釜内合金TPI/TBIR，为绿色节能的合成橡胶聚合新技术。首次初步探讨了负载型Z-N催化剂的活性中心形成及可能的催化机理。首次采用等温结晶分级方法详细分析了橡胶合金的级份分布及各级份链结构特征（反式含量，共单体的含量与序列结构）。研究不同组成的反式橡胶合金的结晶行为、加工流变行为、共混体系的相态结构、生胶性能、硫化配方、硫化特性、物理力学性能等；通过在轮胎不同部位的应用及与不同橡胶的并用，发现了反式异戊橡胶合金可在轮胎胎面、带速层等领域应用，且显著提高硫化胶的动态疲劳性能、降低生热、改善其耐磨及耐低温性能，是发展绿色、节能、长寿命轮胎的理想胶料。与企业合作，实现反式异戊橡胶釜内合金的产业化，建设了世界首套4000吨/年的反式异戊橡胶合金工业中试装置，试生产近百吨级橡胶，获得了优化的工业生产工艺。项目执行过程中，培养青年教师3名，培养毕业研究生7名，新申请发明专利12项，其中包括申请美国发明专利1项；获授权中国发明专利5项；在国内外发表研究论文27篇，其中SCI论文19篇；做学术邀请报告14次，分组口头报告3次，组织高性能橡胶方向泰山学术论坛1次。