自增强抗湿滑弹性体材料的研制

采用活性/可控聚合技术可合成出预先设计分子量、分子量分布及微观结构的聚合物，本项目开发一种同时适用于丁二烯及苯乙烯聚合的高效、定向稀土催化剂体系，用于丁二烯及苯乙烯聚合时具有活性/可控聚合特征。以期合成出数均分子量为8万～30万、苯乙烯含量为10 wt %～30 wt ％的立构规整丁苯共聚弹性体，其中聚丁二烯段的顺式含量达到96 mol ％以上，玻璃化温度约为-110℃；聚苯乙烯段含有部分立构规整结构，可产生结晶，熔点为150℃～180℃；共聚合转化率达到70％以上。高顺式聚丁二烯段可赋予材料高回弹、高耐磨、低生热及优异的耐低温性能，立构规整的聚苯乙烯链段所形成的结晶微区作为物理交联点不仅能够起到自增强和改善材料抗湿滑性的作用，还可提高材料耐热、耐油及耐化学溶剂性。作为一种新型的共聚弹性体，有望作为制造轮胎的原材料使用，对于发展弹性体材料的理论及应用具有重要意义。

由金属钕化合物/三异丁基铝/卤代烃/卤代酯组成的稀土配位催化剂体系，可以用于苯乙烯（St）、丁二烯（Bd）的均聚以及二者的嵌段共聚，考察催化剂组成及反应条件对聚合反应及微观结构参数的影响，以期合成出具有立构规整结构的苯乙烯－丁二烯两嵌段共聚物。利用GPC、FTIR、1H-NMR、13C-NMR、DSC、TEM及AFM等分析手段对该共聚物进行分子量及其分布、微观结构、组成、序列分布等的表征和测定。结果表明： .1. 对于St的配位聚合，在优化条件下，可制备出重均分子量（Mw）为 1.0×104 ～8.0×104及分子量分布较窄（Mw/Mn~1.5）的结晶性PS。含有无规及立构规整链段PS在150℃~270℃之间产生单个或多个熔融峰。.2. 对于Bd的配位聚合，在优化条件下，可制备出Mw 约为5.5×105及分子量分布较窄(Mw/Mn~2.0)的PB，PB中Bd单元的顺-1,4结构含量>98.0%(mol)。.3. 采用分步加料的方法可以合成出苯乙烯－丁二烯两嵌段共聚物，嵌段效率为62％～77％。其中含有~93%(wt)的THF可溶部分SB1及7%(wt)的THF不溶部分SB2。SB1的GPC谱图呈双峰分布，峰位分子量（Mp）分别为9×105及3×104。St平均结合量为12.9％(mol)~22.6％(mol)。PB链段的顺-1,4含量约为98.0％(mol)，Tg,Bd = -107℃，Tm,Bd = -13℃；PS链段中含有间规立构，Tg,St = 95℃，Tm St = 251℃。嵌段共聚物SB2的GPC谱图呈双峰分布，高、低分子量部分的峰位分子量（Mp）分别为2.2×105及2.0×104。SB2中PB链段的Tg,Bd = -108℃，Tm,Bd = -13℃；PS链段中含有间规立构及更高的熔点，其中Tg,St = 71℃，Tm,St = 258℃。.4. 将3~5 % (wt)的SB加入至 GPPS中，使得GPPS的冲击强度提高了约为130%、断裂伸长率提高了500％~1300%，达到了增韧的效果； 特别是发现SB还有增强的作用，可使GPPS的拉伸强度提高了40％。