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无规聚1-丁烯及其嵌段共聚物的合成与应用

作　者: 刘诚
导　师: 李杨
学　校: 大连理工大学
专　业: 高分子材料
关键词: 无规聚1-丁烯阴离子聚合氢化反应嵌段共聚物力学性能
分类号: TQ325.15
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文通过阴离子调控聚合技术和镍系催化加氢反应相结合成功合成了线形和星形无规聚1-丁烯均聚物及聚乙烯-b-聚1-丁烯嵌段共聚物,主要工作和结论如下：1.采用单锂引发剂通过改变聚合过程中极性调节剂DPE加入量和加入时间合成具有近乎100%1,2-结构的线形聚丁二烯模型物及不同嵌段比的立构两嵌段聚丁二烯。通过增加加氢催化剂用量和延长反应时间对聚合物进行100%氢化反应合成线形无规聚1-丁烯(at-P-1-Bt)和聚乙烯-b-聚1-丁烯两嵌段共聚物(PE-b-P-1-Bt)。结果表明：线形无规聚1-丁烯的Tg为-24.5℃～-22.7℃,WAXD曲线未出现尖锐的衍射峰,表明链段没有形成结晶；线形PE-b-P-1-Bt的DSC曲线中低温区均出现了P-1-Bt的玻璃化转变温度,而高温区则均出现了PE的熔融吸热峰；随PE嵌段含量的增加,Tg值略有升高,熔融温度和结晶度基本不变。2.首次采用多锂引发剂合成了星形1,2-聚丁二烯及不同嵌段比的立构嵌段聚丁二烯,系统地研究了DVB用量、DPE用量、单臂分子量等因素对星形聚合物分子量的影响。结果表明：对于星形1,2-聚丁二烯,DVB和DPE含量的增加都会使得产物中大分子量部分增多,分子量分布加宽,平均臂数增加；单臂分子量对于产物的分子量分布,平均臂数基本没有影响。对于星形立构嵌段聚丁二烯,随着DVB含量增加,体系中大分子量部分增多,分子量分布加宽,平均臂数增加；DPE加入时间延后,LvB嵌段含量增加,分子量分布变窄,大分子量部分含量减少,平均臂数减小。星形无规聚1-丁烯的Tg高于线形结构,且随着平均臂数的增加而增加。在星形PE-b-P-1-Bt的DSC曲线中,随着PE嵌段含量增加,P-1-Bt嵌段的Tg降低,熔融温度和起始结晶温度基本不变。3.采用at-P-1-Bt对聚丙烯进行增韧改性,研究用量及分子结构对共混物力学性能的影响。结果表明：随着at-P-1-Bt含量的增加,PP/P-1-Bt共混物力学性能提高,断裂伸长率从19.7%增加到748%。线形at-P-1-Bt随着相对分子量增加,PP/P-1-Bt共混物的拉伸强度和冲击强度增加,断裂伸长率减小；星形at-P-1-Bt改性PP的拉伸强度和冲击强度更大。4.采用PE-b-P-1-Bt对PP/LLDPE=80/20共混体系进行增容改性,研究用量及结构对共混物力学性能的影响。结果表明：随着增容剂含量的增加,共混物断裂伸长率和冲击强度明显增加,偏光显微镜和DSC测试结果表明PE-b-P-1-Bt对PP/LLDPE共混物具有很好的增容效果。对于PP/LLDPE=80/20共混体系,采用PE嵌段含量为20.3%的增容剂对共混物增容效果最佳,加入量为8%时共混物断裂伸长率可从21.3%增加到77.8%。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
引言  10-11
1 文献综述  11-29
  1.1 聚1-丁烯(P-1-Bt)  11-15
    1.1.1 等规聚1-丁烯  11-13
    1.1.2 无规聚1-丁烯  13-14
    1.1.3 聚1-丁烯热塑性弹性体(P-1-Bt-TPE)  14-15
  1.2 1,2-聚丁二烯及立构嵌段物的合成  15-21
    1.2.1 1,2-聚丁二烯的合成  15-18
    1.2.2 嵌段聚丁二烯的合成  18-20
    1.2.3 星形聚合物的合成  20-21
  1.3 不饱和聚合物的氢化反应  21-24
    1.3.1 加氢催化剂  21-22
    1.3.2 加氢工艺流程  22
    1.3.3 加氢效果的影响  22
    1.3.4 加氢度的鉴定方法  22-23
    1.3.5 镍系加氢机理  23-24
  1.4 聚丙烯增韧改性  24-28
    1.4.1 共聚改性  24-25
    1.4.2 共混改性  25-28
  1.5 课题的提出及工作内容  28-29
2 实验部分  29-35
  2.1 原材料及精制  29-30
  2.2 引发剂和催化剂的合成与分析  30-31
    2.2.1 多锂的合成与浓度分析  30
    2.2.2 二哌啶乙烷(DPE)的合成  30
    2.2.3 三异丁基铝浓度的测定  30-31
    2.2.4 环烷酸镍浓度的测定  31
  2.3 实验方法  31-33
    2.3.1 膨胀计法测定丁二烯聚合动力学  31
    2.3.2 丁二烯阴离子聚合  31-32
    2.3.3 聚丁二烯加氢反应  32-33
    2.3.4 共混物制备  33
  2.4 聚合物分析测试与表征  33-35
    2.4.1 红外谱图分析微观结构  33
    2.4.2 核磁共振谱图(NMR)分析微观结构  33
    2.4.3 分子量及其分布测定  33
    2.4.4 热性能分析  33
    2.4.5 X-射线粉末衍射仪  33-34
    2.4.6 偏光显微镜  34
    2.4.7 力学性能  34-35
3 无规聚1-丁烯的合成与表征  35-52
  3.1 线形无规聚1-丁烯的合成与表征  35-45
    3.1.1 二哌啶乙烷(DPE)的合成  35-36
    3.1.2 线形1,2-聚丁二烯合成及产物表征  36-39
    3.1.3 线形1,2-聚丁二烯的加氢反应及产物表征  39-45
  3.2 星形无规聚1-丁烯的合成与表征  45-51
    3.2.1 四氯化硅偶联法制备星形1,2-聚丁二烯  45-46
    3.2.2 星形1,2-聚丁二烯合成及产物表征  46-50
    3.2.3 星形1,2-聚丁二烯的加氢反应及产物表征  50-51
  3.3 本章小结  51-52
4 PE-b-P-1-Bt的合成与表征  52-70
  4.1 线形PE-b-P-1-Bt的合成与表征  52-59
    4.1.1 线形嵌段聚丁二烯合成及产物表征  52-55
    4.1.2 线形嵌段聚丁二烯的加氢反应及产物表征  55-59
  4.2 星形PE-b-P-1-Bt的合成与表征  59-69
    4.2.1 星形嵌段聚丁二烯合成及产物表征  59-66
    4.2.2 星形嵌段聚丁二烯的加氢反应及产物表征  66-69
  4.3 本章小结  69-70
5 增韧聚丙烯中的应用  70-80
  5.1 无规聚1-丁烯增韧聚丙烯  70-74
    5.1.1 无规聚1-丁烯含量对力学性能影响  70-72
    5.1.2 无规聚1-丁烯结构对力学性能影响  72-74
  5.2 PE-b-P-1-Bt增容PP/LLDPE  74-79
    5.2.1 增容剂含量对力学性能影响  74-76
    5.2.2 增容剂结构对力学性能影响  76-79
  5.3 本章小结  79-80
结论  80-82
参考文献  82-87
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  87-88
致谢  88-90

无规聚1-丁烯及其嵌段共聚物的合成与应用

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