CN117820574A - 聚合物及其制备方法以及溴化支化丁基橡胶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及本发明涉及橡胶阻尼材料领域,公开了聚合物及其制备方法以及溴化支化丁基橡胶及其制备方法和应用。所述聚合物含有结构单元A、可选地结构单元B、结构单元C和结构单元D;其中,所述结构单元A具有式(1)所示的结构;所述结构单元C具有式(2)所示的结构;所述结构单元B分别与结构单元A和结构单元C连接;所述结构单元D为末端封端结构单元;所述结构单元B和结构单元D各自独立地来自共轭二烯烃。本发明方法解决了丁基橡胶中阻尼性低和卤代结构异构重排的问题,不但避免了阻尼溴化接枝剂对丁基橡胶力学性能和透气性的破坏,而且提高了丁基橡胶的阻尼性能和拉伸强度。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶阻尼材料领域,具体涉及聚合物及其制备方法以及溴化支化丁基橡胶及其制备方法和应用。
背景技术
橡胶阻尼材料由于高分子独特的粘弹性,在减振降噪,改善人机工作环境具有明显的阻尼效果,在高铁、航空航天、海军舰船、机械工程、汽车和电子电器等诸多领域都得到了广泛的应用。特别是各种服务器、电脑、工作站、交换机等IT设备中数据存储系统由风扇的转动引起机柜的振动和噪声,严重影响硬盘的使用寿命,对高效阻尼减振产品的需求非常迫切,并且随着电子设备应用环境面临着低温更低、高温更高的复杂使用环境,对橡胶阻尼材料提出了极高的要求。
二烯烃橡胶被广泛用于日常生产生活中的各个领域,其主要工业化产品有顺丁橡胶、异戊橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶等。溴化丁基橡胶是卤化丁基橡胶一类重要品种,溴化丁基橡胶(BIIR)具有优良的阻尼性能,它是应用最广的基础阻尼橡胶之一。然而溴化丁基橡胶目前还存在着阻尼值不够高,阻尼性能不够稳定,有效阻尼温域范围不够宽广以及力学性能欠佳等缺陷,无法满足大型设备和精密仪器对材料阻尼性能的要求,因而成为溴化丁基橡胶材料拓展应用的瓶颈。
CN103113682A公开了一种高性能阻尼橡胶及其制备方法,该高性能阻尼橡胶由第一前体与第二前体共混聚合得到,所述第一前体具有带阳离子基团的分子链,所述第二前体具有带阴离子基团的分子链,所述橡胶中的阳离子基团与阴离子基团的摩尔比为1:1,制得断裂强度达到5-20MPa,断裂伸长率为200%-300%,修复效率高达90%和修复温度为20-100℃的宽阻尼温域和高修复效率的高性能阻尼橡胶。
CN103113682A公开了一种电子产品用宽温域高阻尼材料及其制备方法,通过非极性丁基橡胶和溴化对特辛基苯酚甲醛树脂、极性小分子受阻酚A060之间的相互作用,形成超分子网络结构,温域范围可以达到-60至100℃。
廖明义等(大连海事大学学报,2008,34(2):83-86)公开了一种提高丁基橡胶(IIR)的阻尼性能采用分步方法,以IIR为聚合物网络I,聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)[P(St-MMA)]为聚合物网络II,通过接枝聚合制备了丁基橡胶/聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)互穿聚合物网络[IIR/P(St-MMA)],制备出宽温域、高阻尼丁基橡胶材料。
虽然现有技术通过采用共混法、共聚法和互穿网络聚合物法可以在一定程度上扩宽橡胶的有效阻尼温域,提高橡胶的阻尼性能。但是这些方法仍存在一定的局限性,其会导致改性材料的力学性能下降。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的橡胶材料的阻尼性能和力学性能不高的问题,提供聚合物及其制备方法以及溴化支化丁基橡胶及其制备方法和应用,该聚合物可作为用于制备溴化支化丁基橡胶的溴化接枝剂,得到最大阻尼因子较高的溴化支化丁基橡胶,本发明方法解决了丁基橡胶中阻尼性低和卤代结构异构重排的问题,不但避免了阻尼溴化接枝剂对丁基橡胶力学性能和透气性的破坏,而且提高了丁基橡胶的阻尼性能和拉伸强度。
为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种聚合物,所述聚合物含有结构单元A、可选地结构单元B、结构单元C和结构单元D;其中,所述结构单元A具有式(1)所示的结构;所述结构单元C具有式(2)所示的结构;所述结构单元B分别与结构单元A和结构单元C连接;所述结构单元D为末端封端结构单元;所述结构单元B和结构单元D各自独立地来自共轭二烯烃;
其中,R1和R2各自独立地为氢或C1-C5的直链或支链烷基;R3为C1-C8的直链或支链烷基;R4和R5各自独立地为氢或C1-C4的直链或支链烷基;X为卤素。
本发明第二方面提供一种聚合物的制备方法,所述制备方法包括:
S1、在聚合反应条件下,在引发剂存在下,将式(I)所示单体与式(II)所示单体进行聚合反应,得到聚合产物;
或者,(1)将式(I)所示单体在分子量调节剂、第一溶剂和第一引发剂存在下进行第一聚合反应,可选地加入第二共轭二烯烃进行第一封端反应,得到第一产物后;
(2)将式(II)所示单体在结构调节剂、第二溶剂和第二引发剂存在下进行第二聚合反应,得到第二产物后,加入所述第一产物,进行第三聚合反应,得到第三产物;
S2、将步骤S1得到的聚合产物或步骤(2)得到的第三产物与第一共轭二烯烃进行第二封端反应,得到所述聚合物;
其中,R1和R2各自独立地为氢或C1-C5的直链或支链烷基;R3为C1-C8的直链或支链烷基;R4和R5各自独立地为氢或C1-C4的直链或支链烷基;X为卤素。
本发明第三方面提供前述的制备方法制得的聚合物。
本发明第四方面提供前述的聚合物在制备二烯烃橡胶中作为接枝剂的应用。
本发明第五方面提供一种卤化支化丁基橡胶,所述卤化支化丁基橡胶包括:来自异丁烯的结构单元E、来自异戊二烯的结构单元F和来自卤化接枝剂的结构单元G;其中,所述卤化接枝剂为前述的聚合物。
本发明第六方面提供一种卤化支化丁基橡胶的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
在稀释剂、有机溶剂和共引发剂的存在下,将异丁烯、异戊二烯和前述的聚合物进行阳离子聚合,得到所述卤化支化丁基橡胶。
本发明第七方面提供一种前述的制备方法得到的卤化支化丁基橡胶橡胶。
本发明第八方面提供前述的卤化支化丁基橡胶橡胶在汽车和电子电器中的应用。
通过上述技术方案,本发明所取得的有益技术效果如下:
(1)本发明提供的聚合物将对烷基苯基结构单元和卤代烷基结构单元组合在一个大分子链上,其分子链上具有刚性大、空间位阻大、吸附力强和活性点多等特点,使得对烷基苯基和卤原子在提高材料的阻尼性方面产生显著的“协同效应”,将该聚合物作为卤化接枝剂用于制备卤化支化丁基橡胶时,能够极大地提高卤化支化丁基橡胶的阻尼性能,可制备出最大阻尼因子较高的高阻尼卤化支化丁基橡胶。
(2)本发明通过自由基聚合和阴离子聚合制备的卤化接枝剂含有非极性的对烷基苯环结构,苯环具有刚性大和空间位阻大的特点,不但避免了丁基橡胶因支化出现分子量分布变宽,从而导致丁基橡胶力学性能和气密性下降的问题,而且还提高了丁基橡胶的拉伸强度。
(3)本发明制备的卤化支化丁基橡胶是利用高分子阻尼卤化接枝剂通过加成聚合生成,而非离子取代生成,其接枝剂中的对烷基苯基和仲位溴卤结构嵌入在丁基橡胶主链段上,阻断了分子结构异构化的条件,提高了卤化支化丁基橡胶阻尼性能的稳定性,拓宽了高阻尼卤化支化丁基橡胶的适用范围。
(4)本发明在高阻尼卤化支化丁基橡胶的制备过程中,无挥发性有机化合物(VOC)和副产物HBr的排放,降低了对人和环境的危害,省去对副产物HBr碱洗回收流程,其制备方法绿色环保,工艺流程短,生产成本低,适合工业化生产等特点。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供一种聚合物,所述聚合物含有结构单元A、可选地结构单元B、结构单元C和结构单元D;其中,所述结构单元A具有式(1)所示的结构;所述结构单元C具有式(2)所示的结构;所述结构单元B分别与结构单元A和结构单元C连接;所述结构单元D为末端封端结构单元;所述结构单元B和结构单元D各自独立地来自共轭二烯烃;
其中,R1和R2各自独立地为氢或C1-C5的直链或支链烷基;R3为C1-C8的直链或支链烷基;R4和R5各自独立地为氢或C1-C4的直链或支链烷基;X为卤素。
本发明的聚合物将对烷基苯基结构单元和卤代烷基结构单元组合在一个大分子链上,其分子链上具有刚性大、空间位阻大、吸附力强和活性点多等特点,并且共聚物的末端含有共轭二烯结构单元,使得该多元共聚物具有高的聚合活性,能够作为接枝剂用于制备支化二烯烃橡胶,特别地,用于制备卤化支化二烯烃橡胶。
本发明的接枝剂中含有大量的苯环结构且排列规整,使其刚性大、空间位阻大的特点得以充分的发挥,能够极大地提高聚合物的模量和阻隔性,使其制备的卤化支化二烯烃橡胶在具有高阻尼性能的同时,还保持其具有优异的机械强度和气密性。
本发明的接枝剂中溴结构的稳定性,不仅在提高卤化支化二烯烃橡胶高阻尼性能的同时,还有利于解决丁基橡胶因高饱和度导致的双键少难硫化的问题,有利于提高其硫化速度,能够改善卤化支化二烯烃橡胶的硫化加工性。
因此,本发明的接枝剂含有大量的苯环结构、稳定的卤结构和等规度高的特点,利用该接枝剂制备卤化支化二烯烃橡胶在具有高阻尼性能的同时,还具有优异的气密性、机械强度和硫化加工性以满足各种不同的应用需求。
在本发明中,所述C1-C8的直链或支链烷基的实例,例如可以为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、新戊基、正己基、异己基、正庚基、异庚基、2-甲基己基、2-乙基己基、1-甲基庚基、2-甲基庚基、正辛基和异辛基中的任意一种。
在一些实施方式中,R1和R2各自独立地为氢或C1-C3的直链或支链烷基,优选为氢、甲基、乙基或丙基。
在一些实施方式中,R3为C1-C5的直链或支链烷基;优选为甲基、乙基、正丙基或异丙基。
在一些实施方式中,R4和R5各自独立地为氢或C1-C2的烷基;优选为氢、甲基或乙基。
在一些实施方式中,X选自Cl和Br中的至少一种,优选为Br。
在一些实施方式中,所述共轭二烯烃为丁二烯和/或异戊二烯。
在本发明的一些优选实施方式中,式(1)所示结构单元可以为来自对烷基苯乙烯,例如对甲基苯乙烯、对乙基苯乙烯、对丙基苯乙烯、对正丁基苯乙烯、对异丁基苯乙烯或对异戊基苯乙烯的结构单元。
在本发明的一些优选实施方式中,式(2)所示结构单元可以为来自卤代烯烃,例如溴乙烯、氯乙烯、1-溴-1-丙烯、2-溴-1-丙烯、1-溴-1-丁烯或2-溴-1-丁烯的结构单元,优选来自溴乙烯或2-溴-1-丁烯的结构单元。
为了提高卤化支化丁基橡胶的最大阻尼因子、透气量及拉伸强度,在一些实施方式中,所述结构单元A、结构单元B、结构单元C和结构单元D的质量比为100:0-2:15-70:3-7,例如100:0.3:30:4、100:0.5:40:5、100:0.6:50:6、100:0.8:60:7、100:0.9:70:5、100:1:65:4、100:1.2:50:5、100:1.3:55:6、100:1.4:45:3、100:1.5:80:5、100:1.8:78:5,以及上述任意两个数值组成的范围内的任意值,优选为100:0.3-1.5:30-68:4-6。当各结构单元的质量比满足该范围时,得到的卤化支化丁基橡胶的最大阻尼因子tanδmax≥1.5,透气量为20.215-21.251cm3,拉伸强度为17.6MPa-20.6MPa。
在本发明中,各结构单元的质量比可以用各结构单元对应的单体的投料质量比来表示。
在一些实施方式中,所述结构单元B来自丁二烯;所述结构单元D来自异戊二烯。
作为一种优选的实施方式,本发明的聚合物的结构如通式I1-A1-B1-C-B2-A2-I2所示,其中,I1和I2为来自异戊二烯的结构单元;A1和A2为式(1)所示的结构单元;B1和B2为来自丁二烯的结构单元;C为式(2)所示的结构单元。
在一些实施方式中,所述聚合物中卤素的质量百分含量为3-7wt%,优选为4-6wt%。
本发明中,采用Q600型TG/DTG热重分析仪测定卤素含量。
在一些实施方式中,所述聚合物的数均分子量为2.5万-5万g/mol,优选为3万-4万g/mol。
在一些实施方式中,所述聚合物的分子量分布指数(Mw/Mn)为1.5-4,例如1.6、1.9、2、2.5、2.8、3、3.5、3.7,以及上述任意两个数值组成的范围内的任意值,优选为2-3.5。
在一些实施方式中,所述聚合物的为嵌段共聚物或无规共聚物。
在一些实施方式中,所述聚合物在25℃下的表观粘度为5-35mPa·s。
在本发明中,采用乌氏粘度计根据GB/T 10247-2008粘度测量方法测试聚合物的表观粘度。
本发明第二方面提供一种聚合物的制备方法,所述制备方法包括:
S1、在聚合反应条件下,在引发剂存在下,将式(I)所示单体与式(II)所示单体进行聚合反应,得到聚合产物;
或者,(1)将式(I)所示单体在分子量调节剂、第一溶剂和第一引发剂存在下进行第一聚合反应,可选地加入第二共轭二烯烃进行第一封端反应,得到第一产物后;
(2)将式(II)所示单体在结构调节剂、第二溶剂和第二引发剂存在下进行第二聚合反应,得到第二产物后,加入所述第一产物,进行第三聚合反应,得到第三产物;
S2、将步骤S1得到的聚合产物或步骤(2)得到的第三产物与第一共轭二烯烃进行第二封端反应,得到所述聚合物;
其中,R1和R2各自独立地为氢或C1-C5的直链或支链烷基;R3为C1-C8的直链或支链烷基;R4和R5各自独立地为氢或C1-C4的直链或支链烷基;X为卤素。
在一些实施方式中,R1和R2各自独立地为氢或C1-C3的直链或支链烷基,优选为氢、甲基、乙基或丙基。
在一些实施方式中,R3为C1-C5的直链或支链烷基;优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基或异戊基。
在一些实施方式中,R4和R5各自独立地为氢或C1-C2的烷基;优选为氢、甲基或乙基。
在一些实施方式中,X选自Cl和Br中的至少一种,优选为Br。
本发明首先合成出具有阴离子反应活性的大分子卤化剂;其次再以烷基锂为引发剂,由对烷基苯乙烯和大分子卤化剂合成出高分子阻尼卤化接枝剂;将该高分子阻尼卤化接枝剂、异丁烯和异戊二烯在烷基卤化铝和质子酸复配的催化体系下,通过阳离子聚合制备出高阻尼卤化支化丁基橡胶的方法。本发明的接枝剂中随着苯环和卤原子的引入,及采用阴离子的聚合方法,使其苯环和卤原子排列规整度高,从而使其分子链空间位阻效应增大,极性增强,导致链段运动阻力增大,内耗增强,链段的弛豫张力变大,这样在丁基橡胶的接枝制备过程中不但避免了阻尼卤化接枝剂对丁基橡胶力学性能和透气性的破坏,而且提高了丁基橡胶的阻尼性能和拉伸强度。
本发明方法可制得最大阻尼因子较高,甚至tanδmax≥1.5的高阻尼溴化支化丁基橡胶。
在一些实施方式中,式(I)所示单体、第二共轭二烯烃、式(II)所示单体和第一共轭二烯烃的质量比为100:0-2:15-70:3-7,例如100:0.3:30:4、100:0.5:40:5、100:0.6:50:6、100:0.8:60:7、100:0.9:70:5、100:1:65:4、100:1.2:50:5、100:1.3:55:6、100:1.4:45:3、100:1.5:80:5、100:1.8:78:5,以及上述任意两个数值组成的范围内的任意值,优选为100:0.3-1.5:30-68:4-6。
在本发明中,式(I)所示单体、第二共轭二烯烃、式(II)所示单体和第一共轭二烯烃的质量比控制在特定范围内,可以有效的保证高分子接枝剂和接枝丁基橡胶制备的正常反应。
在本发明中,第二共轭二烯烃和第一共轭二烯烃作为封端剂,其用量对聚合反应有着重要的影响,太多会导致接枝剂链段柔顺性增大,会破坏丁基橡胶的阻尼性能和机械强度,太少会导致封端不完全,反应活性点变少,接枝率降低,使其丁基橡胶的阻尼性能和机械强度改性效果变差。
在一些实施方式中,所述式(I)所示单体为卤代烯烃,优选选自溴乙烯、氯乙烯、1-溴-1-丙烯、2-溴-1-丙烯、1-溴-1-丁烯和2-溴-1-丁烯中的至少一种;优选为溴乙烯或2-溴-1-丁烯。
在一些实施方式中,所述式(II)所示单体为对烷基苯乙烯,优选选自对甲基苯乙烯、对乙基苯乙烯、对丙基苯乙烯、对正丁基苯乙烯、对异丁基苯乙烯和对异戊基苯乙烯中的至少一种;优选为对甲基苯乙烯。
在一些实施方式中,所述第二共轭二烯烃为丁二烯和/或异戊二烯,优选为异戊二烯。
在一些实施方式中,所述第一共轭二烯烃丁二烯和/或异戊二烯,优选为1,3-丁二烯。
在一些实施方式中,所述第一引发剂为有机过氧化物,优选选自过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化氢异丙苯和过氧化苯甲酰(BPO)中的至少一种,更优选为过氧化苯甲酰(BPO)。
在一些实施方式中,所述第二引发剂为烃基单锂化合物R-Li,其中,R为含有1-20个碳原子的饱和脂肪族烃基、脂环族烃基、芳烃基或者上述基团的复合基团,优选选自正丁基锂、仲丁基锂、甲基丁基锂、苯基丁基锂、萘锂、环己基锂和十二烷基锂中的至少一种,更优选为正丁基锂。
在一些实施方式中,所述分子量调节剂选自叔十碳硫醇、叔十二碳硫醇、叔十四碳硫醇和叔十六碳硫醇中的至少一种,优选为叔十二碳硫醇。
在一些实施方式中,所述结构调节剂为极性有机化合物,优选选自二乙二醇二甲醚(DGE)、四氢呋喃(THF)、乙醚、乙基甲醚、苯甲醚、二苯醚、乙二醇二甲醚(DME)和三乙胺中的至少一种,更优选为四氢呋喃(THF)。
本发明中的结构调节剂是一种极性有机化合物,其在聚合体系中产生溶剂化效应,结构调节剂用于调节离子反应活性,能够调节对烷基苯乙烯与异戊二烯的竞聚率,使两者无规共聚。
在一些实施方式中,所述第一溶剂和所述第二溶剂各自独立地为烃类溶剂,优选选自直链烷烃、芳烃和环烷烃中的至少一种,更优选选自戊烷、己烷、辛烷、庚烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯和乙苯中的至少一种。
在本发明中,对分子量调节剂、结构调节剂、溶剂等的用量没有特别的限定,可以按照本领域的常规用量添加。
在一些实施方式中,所述第一聚合反应的条件包括:反应温度为50-60℃,反应时间为4-6h。
在一些实施方式中,所述第一封端反应的条件包括:反应温度为50-60℃,反应时间为20-40min。
在一些实施方式中,所述第二聚合反应的条件包括:反应温度为60-70℃,反应时间为70-90min。
在一些实施方式中,所述第三聚合反应的条件包括:反应温度为80-90℃,反应时间为80-100min。
在一些实施方式中,所述第二封端反应的条件包括:反应温度为80-90℃,反应时间为30-40min。
本发明方法还包括在聚合结束后加入终止剂终止反应,所述的终止剂可以选自甲醇、乙醇和丁醇中的一种或多种。
本发明中,聚合反应都在无氧、无水,最好在惰性气体环境中进行。聚合和溶解过程都在烃类溶剂中完成。
在本发明中,可以将溴乙烯与对甲基苯乙烯直接聚合,中间不加封端剂,由于溴乙烯不能进行阴离子聚合反应,该聚合只能采用自由基聚合,采用有机过氧化物如BPO引发反应。
本发明第三方面提供前述的制备方法制得的聚合物。
本发明第四方面提供前述的聚合物在制备二烯烃橡胶中作为接枝剂的应用。
本发明第五方面提供一种卤化支化丁基橡胶,所述卤化支化丁基橡胶包括:来自异丁烯的结构单元E、来自异戊二烯的结构单元F和来自卤化接枝剂的结构单元G;其中,所述卤化接枝剂为前述的聚合物。
在一些实施方式中,基于卤化支化丁基橡胶的总重量,结构单元E、结构单元F和结构单元G的质量比为100:2-6:3-8,优选为100:3-5:4-7。
本发明第六方面提供一种卤化支化丁基橡胶的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
在稀释剂、有机溶剂和共引发剂的存在下,将异丁烯、异戊二烯和前述的聚合物进行阳离子聚合,得到所述卤化支化丁基橡胶。
在一些实施方式中,异丁烯、异戊二烯和所述聚合物的质量比为100:2-6:3-8,优选为100:3-5:4-7。
在一些实施方式中,所述稀释剂为卤代烷烃,其中,卤代烷烃中的卤素原子为F、Cl或Br,卤代烷烃中的碳原子数为1-4;优选地,所述稀释剂选自一氯甲烷、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、四氯丙烷、七氯丙烷、一氟甲烷、二氟甲烷、四氟乙烷和四氟化碳中的至少一种。
在一些实施方式中,所述溶剂为烃类溶剂,优选为直链烷烃、芳烃和环烷烃中的至少一种,进一步优选为戊烷、己烷、辛烷、庚烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯和乙苯中的至少一种。
在一些实施方式中,所述共引发剂包含质子酸和烷基卤化铝;优选地,所述共引发剂中所述质子酸与所述烷基卤化铝的摩尔比为1:10-100;优选地,所述质子酸选自HCI、HF、HBr、H2SO4、H2CO3、H3PO4和HNO3中的至少一种;所述烷基卤化铝选自一氯二乙基铝、一氯二异丁基铝、二氯甲基铝、倍半乙基氯化铝、倍半异丁基氯化铝、二氯正丙基铝、二氯异丙基铝、二甲基氯化铝和乙基氯化铝中的至少一种。
在一些实施方式中,所述异丁烯与所述共引发剂的质量比为100:0.01-0.5。
在一些实施方式中,所述阳离子聚合的条件包括:聚合温度为-100℃至-80℃;阳离子聚合时间为3-4h。
本发明第七方面提供一种前述的制备方法得到的卤化支化丁基橡胶橡胶。
本发明第八方面提供前述的卤化支化丁基橡胶橡胶在汽车和电子电器等诸多领域中的应用。
依据本发明的一个优选实施方式,所述聚合物是由异戊二烯、1,3-丁二烯、对烷基苯乙烯和溴乙烯聚合而成的线性嵌段共聚物。
根据本发明一种特别优选的实施方式,上述聚合物的制备方法具体包括如下步骤:
S1、以溴乙烯质量为100份计,首先在带有夹套的15L不锈钢反应釜中,通惰性气体置换2-4次,向反应釜中依次加入溶剂100-200份,溴乙烯100份,分子量调节剂0.2-0.5份,搅拌混合、加热,待反应釜温度达到50-60℃时加入第一引发剂0.01-0.15份,反应4-6h,然后再向聚合釜中加入1,3-丁二烯1-4份进行封端,反应20-40min直至无游离单体存在时为止,反应完成后经洗涤、烘干,制得大分子溴化剂;
S2、以反应单体总质量的百分之百计,首先在带有夹套的15L不锈钢反应釜中,通氩气置换2-4次,向聚合釜中依次加入200%-300%溶剂,60%-80%对烷基苯乙烯,0.3%-0.5%结构调节剂,升温至60-70℃后,加入第二引发剂反应70-90min;然后再向聚合釜中加入20%-40%大分子溴化剂,结构调节剂0.1%-0.2%,升温至80-90℃,反应80-100min;最后再向聚合釜中加入异戊二烯3-5份进行封端,反应30-40min直至无游离单体存在时为止,胶液经湿法凝聚、烘干,制得聚合物。
根据本发明一种特别优选的实施方式,由上述聚合物制备溴化支化丁基橡胶的方法具体包括如下步骤:
以反应单体异丁烯质量的百分之百计,首先在带有夹套的4L不锈钢反应釜中,通氮气置换3-5次,向聚合釜中加入100%-200%混合溶剂(稀释剂/溶剂V:V比为70-30/30-70),4%-7%上述制得的聚合物,搅拌溶解40-60min,直到接枝剂完全溶解;然后降温至-80至-70℃时,再依次加入100%-200%稀释剂,100%异丁烯,3%-5%异戊二烯,搅拌混合至聚合体系温度降到-90至-80℃时,然后将10%-20%稀释剂和0.01%-0.5%共引发剂在-100至-90℃条件下,混合陈化40-50min后,一起加入到聚合体系里搅拌反应3-4h后,最后加入4%-7%终止剂后,出料凝聚,洗涤,干燥,得到高阻尼溴化支化丁基橡胶产品。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购途径获得的常规产品。制得多元共聚物产品和卤化支化丁基橡胶中包含的各结构单元的质量比关系按照原料投料量确定。
(1)原料来源:
1,3-丁二烯:聚合级,购自中国石油兰州石化公司;
异丁烯、异戊二烯:聚合级,购自浙江信汇新材料股份有限公司;
对甲基苯乙烯:聚合级,购自建德市浪峰化学有限公司;
对正丁基苯乙烯:聚合级,购自洛阳博昱能源科技有限公司;
溴乙烯:聚合级,购自武汉富鑫远科技有限公司;
过氧化苯甲酰(BPO):购自兰州助剂厂;
正丁基锂:纯度为98%,购自南京通联化工有限公司;
倍半乙基氯化铝:纯度为98%,购自百灵威科技有限公司;
其它试剂均为市售工业品。
(2)分析测试方法:
溴含量测定:称取10mg样品,采用Q600型TG/DTG热重分析仪,升温速率10℃/min,在流量为50mL/min氮气气氛中,对样品进行热降解。第一阶段热降解是由样品含溴单元脱溴形成HBr,再由脱去的HBr百分含量来反推样品中的溴含量(X),计算公式如下:
式中:Y为样品在220℃时的百分含量;79.904为溴元素相对原子质量;1.008为氢元素相对原子质量。
数均分子量(Mn)及其分布指数(Mw/Mn)的测定:采用美国Waters公司生产的2414凝胶渗透色谱仪(GPC)测定。以聚苯乙烯标样为校正曲线,流动相为四氢呋喃,柱温为40℃,样品浓度为1mg/mL,进样量为50μL,洗脱时间为40min,流速为1mL·min-1。
表观粘度的测定:采用GB/T 10247-2008粘度测量方法。
动态力学分析(DMA):采用拉伸模式在德国Netzsch公司242C型动态力学分析仪上测定。样品尺寸为长10mm,宽6mm,厚2mm,温度范围-90℃至90℃,升温速度3℃/min,选取频率10Hz下的数据进行分析。
气密性的测定:采用自动化气密性测试仪,依据ISO 2782:1995测定透气数,测试气体为N2,测试温度为23℃,测试样片为8cm直径圆形海片,厚度为1mm。
拉伸强度:执行标准GB/T528-2009中方法。
在本发明实施例和对比例中,单体投料的质量比等于制得的聚合物中对应各结构单元的质量比。
制备例1
(1)大分子溴化剂的制备:首先在带有夹套的15L不锈钢反应釜中,通氩气置换2次,向反应釜中依次加入环己烷1000g,溴乙烯1000g,叔十二碳硫醇2g,搅拌混合、加热,待反应釜温度达到50℃时加入BPO 0.1g,反应4h;然后再向聚合釜中加入1,3-丁二烯10g进行封端,反应20min直至无游离单体存在时为止,反应完成后经洗涤、烘干,制得大分子溴化剂1010g;其中,含有10g的结构单元B(1,3-丁二烯);
(2)聚合物的制备:首先在带有夹套的15L不锈钢反应釜中,通氩气置换2次,向聚合釜中依次加入2000g环己烷,600g对甲基苯乙烯,3g THF,升温至60℃,加入14.6mmo1正丁基锂开始反应70min;然后再向聚合釜中加入400g大分子溴化剂(含有4g结构单元B),1gTHF,再升温至80℃,反应80min;最后再向聚合釜中加入30g异戊二烯,进行封端反应30min,直至无游离单体存在时为止,胶液经湿法凝聚、烘干,制得聚合物S1,其中,来自溴乙烯、1,3-丁二烯、对甲基苯乙烯和异戊二烯的结构单元的质量比为100:0.67:67:5。
经检测,聚合物S1的Mn为30350,Mw/Mn为2,溴含量为5.97%,在25℃下的表观粘度为8mPa·s。
制备例2
(1)大分子溴化剂的制备:首先在带有夹套的15L不锈钢反应釜中,通氩气置换2次,向反应釜中依次加入环己烷1200g,溴乙烯1000g,叔十二碳硫醇2.5g,搅拌混合、加热,待反应釜温度达到52℃时加入BPO 0.4g,反应4.5h;然后再向聚合釜中加入1,3-丁二烯15g进行封端,反应26min直至无游离单体存在时为止,反应完成后经洗涤、烘干,制得大分子溴化剂1015g;
(2)聚合物的制备:首先在带有夹套的15L不锈钢反应釜中,通氩气置换2次,向聚合釜中依次加入2100g环己烷,650g对甲基苯乙烯,3.5g THF,升温至62℃,加入14.9mmo1正丁基锂开始反应74min;然后再向聚合釜中加入350g大分子溴化剂,1.2g THF,再升温至82℃,反应85min;最后再向聚合釜中加入35g异戊二烯,进行封端反应32min,直至无游离单体存在时为止,胶液经湿法凝聚、烘干,制得聚合物S2,其中,来自溴乙烯、1,3-丁二烯、对甲基苯乙烯和异戊二烯的结构单元的质量比为100:0.77:54:5.4。
经检测,聚合物S2的Mn为31500,Mw/Mn为2.3,溴含量为5.63%,在25℃下的表观粘度为12mPa·s。
制备例3
(1)大分子溴化剂的制备:首先在带有夹套的15L不锈钢反应釜中,通氩气置换3次,向反应釜中依次加入环己烷1500g,溴乙烯1000g,叔十二碳硫醇3g,搅拌混合、加热,待反应釜温度达到54℃时加入BPO 0.7g,反应5h;然后再向聚合釜中加入1,3-丁二烯20g进行封端,反应30min直至无游离单体存在时为止,反应完成后经洗涤、烘干,制得大分子溴化剂1020g;
(2)聚合物的制备:首先在带有夹套的15L不锈钢反应釜中,通氩气置换3次,向聚合釜中依次加入2300g环己烷,700g对甲基苯乙烯,4g THF,升温至64℃,加入15.5mmo1正丁基锂开始反应78min;然后再向聚合釜中加入300g大分子溴化剂,1.4g THF,再升温至85℃,反应90min;最后再向聚合釜中加入40g异戊二烯,进行封端反应34min,直至无游离单体存在时为止,胶液经湿法凝聚、烘干,制得聚合物S3,其中,来自溴乙烯、1,3-丁二烯、对甲基苯乙烯和异戊二烯的结构单元的质量比为100:0.86:43:5.7。
经检测,聚合物S3的Mn为33600,Mw/Mn为2.7,溴含量为5.03%,在25℃下的表观粘度为17mPa·s。
制备例4
(1)大分子溴化剂的制备:首先在带有夹套的15L不锈钢反应釜中,通氩气置换3次,向反应釜中依次加入环己烷1700g,溴乙烯1000g,叔十二碳硫醇4g,搅拌混合、加热,待反应釜温度达到56℃时加入BPO 0.9g,反应5.3h;然后再向聚合釜中加入1,3-丁二烯30g进行封端,反应30min直至无游离单体存在时为止,反应完成后经洗涤、烘干,制得大分子溴化剂1030g;
(2)聚合物的制备:首先在带有夹套的15L不锈钢反应釜中,通氩气置换3次,向聚合釜中依次加入2500g环己烷,730g对甲基苯乙烯,4.4g THF,升温至66℃,加入16.1mmo1正丁基锂开始反应80min;然后再向聚合釜中加入270g大分子溴化剂,1.7g THF,再升温至87℃,反应93min;最后再向聚合釜中加入43g异戊二烯,进行封端反应36min,直至无游离单体存在时为止,胶液经湿法凝聚、烘干,制得聚合物S4,其中,来自溴乙烯、1,3-丁二烯、对甲基苯乙烯和异戊二烯的结构单元的质量比为100:1.1:38:5.9。
经检测,聚合物S4的Mn为36100,Mw/Mn为3,溴含量为4.68%,在25℃下的表观粘度为23mPa·s。
制备例5
(1)大分子溴化剂的制备:首先在带有夹套的15L不锈钢反应釜中,通氩气置换4次,向反应釜中依次加入环己烷1800g,2-溴-1-丙烯1000g,叔十二碳硫醇4.5g,搅拌混合、加热,待反应釜温度达到58℃时加入BPO 1.2g,反应5.6h;然后再向聚合釜中加入1,3-丁二烯35g进行封端,反应35min直至无游离单体存在时为止,反应完成后经洗涤、烘干,制得大分子溴化剂1035g;
(2)聚合物的制备:首先在带有夹套的15L不锈钢反应釜中,通氩气置换4次,向聚合釜中依次加入2700g环己烷,760g对乙基苯乙烯,4.8g THF,升温至68℃,加入16.8mmo1正丁基锂开始反应85min;然后再向聚合釜中加入240g大分子溴化剂,1.9g THF,再升温至88℃,反应96min;最后再向聚合釜中加入45g异戊二烯,进行封端反应38min,直至无游离单体存在时为止,胶液经湿法凝聚、烘干,制得聚合物S5,其中,来自溴乙烯、1,3-丁二烯、对甲基苯乙烯和异戊二烯的结构单元的质量比为100:1.1:38:5.9。
经检测,聚合物S5的Mn为38200,Mw/Mn为3.3,溴含量为4.45%,在25℃下的表观粘度为26mPa·s。
制备例6
(1)大分子溴化剂的制备:首先在带有夹套的15L不锈钢反应釜中,通氩气置换4次,向反应釜中依次加入环己烷2000g,2-溴-1-丁烯1000g,叔十二碳硫醇5g,搅拌混合、加热,待反应釜温度达到60℃时加入DCP 1.5g,反应6h;然后再向聚合釜中加入1,3-丁二烯40g进行封端,反应40min直至无游离单体存在时为止,反应完成后经洗涤、烘干,制得大分子溴化剂1040g;
(2)聚合物的制备:首先在带有夹套的15L不锈钢反应釜中,通氩气置换4次,向聚合釜中依次加入3000g环己烷,800g对正丁基苯乙烯,5g THF,升温至70℃,加入17.3mmo1正丁基锂开始反应90min;然后再向聚合釜中加入200g大分子溴化剂,2g THF,再升温至90℃,反应100min;最后再向聚合釜中加入50g异戊二烯,进行封端反应40min,直至无游离单体存在时为止,胶液经湿法凝聚、烘干,制得聚合物S6,其中,来自溴乙烯、1,3-丁二烯、对甲基苯乙烯和异戊二烯的结构单元的质量比为100:1:25:6.25。
经检测,聚合物S6的Mn为39600,Mw/Mn为3.5,溴含量为4.12%,在25℃下的表观粘度为30mPa·s。
制备例7
按照制备例1的方法制备聚合物,不同的是,制备过程中1,3-丁二烯的加入量为20g,其他条件不变,制得聚合物S7。其中,来自溴乙烯、1,3-丁二烯、对甲基苯乙烯和异戊二烯的结构单元的质量比为100:1.34:67:5。
经检测,聚合物S7的Mn为30600,Mw/Mn为2.1,溴含量为5.92%,在25℃下的表观粘度为9.2mPa·s。
制备例8
按照制备例1的方法制备聚合物,不同的是,制备过程中1,3-丁二烯的加入量为30g,得到聚合物S8。其中,来自溴乙烯、1,3-丁二烯、对甲基苯乙烯和异戊二烯的结构单元的质量比为100:1.94:67:5。
经检测,聚合物S8的Mn为31000,Mw/Mn为2.2,溴含量为5.91%,在25℃下的表观粘度为11.2mPa·s。
制备例9
按照制备例1的方法制备聚合物,不同的是,制备过程中对甲基苯乙烯的加入量为700g,其他条件不变,制得聚合物S9。其中,来自溴乙烯、1,3-丁二烯、对甲基苯乙烯和异戊二烯的结构单元的质量比为100:0.57:57:4。
经检测,聚合物S9的Mn为33000,Mw/Mn为2.5,溴含量为5.23%,在25℃下的表观粘度为16mPa·s。
制备例10
按照制备例1的方法制备聚合物,不同的是,制备过程中对甲基苯乙烯的加入量为800g,其他条件不变,制得聚合物S10。其中,来自溴乙烯、1,3-丁二烯、对甲基苯乙烯和异戊二烯的结构单元的质量比为100:0.49:50:4。
经检测,聚合物S10的Mn为35000,Mw/Mn为2.9,溴含量为4.76%,在25℃下的表观粘度为26mPa·s。
制备例11
按照制备例1的方法制备聚合物,不同的是,制备过程中用氯乙烯代替制备例1中的溴乙烯,其他条件不变,制得聚合物S11。其中,来自氯乙烯、1,3-丁二烯、对甲基苯乙烯和异戊二烯的结构单元的质量比为100:0.67:67:5。
经检测,聚合物S11的Mn为30100,Mw/Mn为2.1,氯含量为5.72%,在25℃下的表观粘度为5.7mPa·s。
制备例12
在带有夹套的15L不锈钢反应釜中,通氩气置换2次,向反应釜中依次加入环己烷1000g、溴乙烯1000g、对甲基苯乙烯600g和叔十二碳硫醇2g,搅拌混合、加热,待反应釜温度达到50℃时加入BPO 0.1g,反应4h,最后再向聚合釜中加入30g异戊二烯,进行封端反应30min,直至无游离单体存在时为止,胶液经湿法凝聚、烘干,制得聚合物S12,其中,来自溴乙烯、对甲基苯乙烯和异戊二烯的结构单元的质量比为100:17:5。
经检测,聚合物S12的Mn为50000,Mw/Mn为4,溴含量为12.1%,在25℃下的表观粘度为35mPa·s。
制备例13
按照制备例1的方法制备聚合物,不同的是,步骤(2)聚合物的制备过程中,大分子溴化剂的加入量为200g,其他条件不变,制得聚合物S13。其中,来自溴乙烯、1,3-丁二烯、对甲基苯乙烯和异戊二烯的结构单元的质量比为100:0.34:33:5。
经检测,聚合物S13的Mn为25000,Mw/Mn为1.5,溴含量为4.91%%,在25℃下的表观粘度为5mPa·s。
制备例14
按照制备例1的方法制备聚合物,不同的是,步骤(2)聚合物的制备过程中,大分子溴化剂的加入量为300g,其他条件不变,制得聚合物S14。其中,来自溴乙烯、1,3-丁二烯、对甲基苯乙烯和异戊二烯的结构单元的质量比为100:0.5:50:5。
经检测,聚合物S14的Mn为28000,Mw/Mn为1.7,溴含量为5.38%%,在25℃下的表观粘度为7mPa·s。
制备对比例1
按照制备例1的方法制备聚合物,不同的是,步骤(2)聚合物的制备过程中,用苯乙烯代替对甲基苯乙烯,其他条件不变,制得聚合物D1,其中,来自溴乙烯、1,3-丁二烯、苯乙烯和异戊二烯的结构单元的质量比为100:0.67:67:5。
经检测,聚合物D1的Mn为23000,Mw/Mn为1.9,溴含量为5.98%,在25℃下的表观粘度为3.8mPa·s。
制备对比例2
按照制备例1的方法制备聚合物,不同的是,步骤(1)大分子溴化剂的制备过程中,用乙烯代替溴乙烯,其他条件不变,制得聚合物D2,其中,来自乙烯、1,3-丁二烯、对甲基苯乙烯和异戊二烯的结构单元的质量比为100:0.67:67:5。
经检测,聚合物D2的Mn为21000,Mw/Mn为2.4,溴含量为0%,在25℃下的表观粘度为3.1mPa·s。
实施例1
首先在带有夹套的4L不锈钢反应釜中,通氮气置换3次,向聚合釜中加入一氯甲烷700g,环己烷300g,制备例1得到的聚合物S1 20g,搅拌溶解40min,直到完全溶解;然后降温至-70℃时,再依次加入一氯甲烷500g,异丁烯500g,异戊二烯15g,搅拌混合至聚合体系温度降到-80℃时,然后将一氯甲烷50g,倍半乙基氯化铝1.05g和HCl 0.011g在-90℃条件下,混合陈化40min后,一起加入到聚合体系里搅拌反应3h后,最后加入20g甲醇后,出料凝聚,洗涤,干燥,得到溴化支化丁基橡胶产品,其中,来自异丁烯、异戊二烯和聚合物S1的结构单元的质量比为100:3:4。
取样分析:制成标准试样,测试性能见表1。
实施例2-14
按照实施例1的方法制备溴化支化丁基橡胶产品,不同的是,分别将聚合物S1替换为聚合物S2-S14中的任意一种,其他条件不变,制得溴化支化丁基橡胶产品。
取样分析:制成标准试样,测试性能见表1。
实施例15
按照实施例1的方法制备溴化支化丁基橡胶产品,不同的是,制备过程中聚合物S1的加入量为25g,其他条件不变,制得溴化支化丁基橡胶产品。其中,来自异丁烯、异戊二烯和聚合物S1的结构单元的质量比为100:3:5。
取样分析:制成标准试样,测试性能见表1。
实施例16
按照实施例1的方法制备溴化支化丁基橡胶产品,不同的是,制备过程中聚合物S1的加入量为30g,其他条件不变,制得溴化支化丁基橡胶产品。其中,来自异丁烯、异戊二烯和聚合物S1的结构单元的质量比为100:3:6。
取样分析:制成标准试样,测试性能见表1。
实施例17
按照实施例1的方法制备溴化支化丁基橡胶产品,不同的是,制备过程中聚合物S1的加入量为35g,其他条件不变,制得溴化支化丁基橡胶产品。其中,来自异丁烯、异戊二烯和聚合物S1的结构单元的质量比为100:3:7。
取样分析:制成标准试样,测试性能见表1。
实施例18
按照实施例1的方法制备溴化支化丁基橡胶产品,不同的是,制备过程中异戊二烯的加入量为20g,其他条件不变,制得溴化支化丁基橡胶产品。其中,来自异丁烯、异戊二烯和聚合物S1的结构单元的质量比为100:4:4。
取样分析:制成标准试样,测试性能见表1。
实施例19
按照实施例1的方法制备溴化支化丁基橡胶产品,不同的是,制备过程中异戊二烯的加入量为25g,其他条件不变,制得溴化支化丁基橡胶产品。其中,来自异丁烯、异戊二烯和聚合物S1的结构单元的质量比为100:5:4。
取样分析:制成标准试样,测试性能见表1。
实施例20
按照实施例1的方法制备溴化支化丁基橡胶产品,不同的是,将倍半乙基氯化铝1.05g和HCl 0.011g替换为三氯化铝g,其余条件不变,制得溴化支化丁基橡胶产品。
取样分析:制成标准试样,测试性能见表1。
对比例1
按照实施例1的方法制备溴化支化丁基橡胶产品,不同的是,将聚合物S1替换为聚合物D1,其他条件不变,制得溴化支化丁基橡胶产品。
取样分析:制成标准试样,测试性能见表1。
对比例2
按照实施例1的方法制备溴化支化丁基橡胶产品,不同的是,将聚合物S1替换为聚合物D2,其他条件不变,制得溴化支化丁基橡胶产品。
取样分析:制成标准试样,测试性能见表1。
表1溴化支化丁基橡胶的性能
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通过表1的结果可以看出,与对比例相比,本发明实施例所制备的溴化支化丁基橡胶产品具有更好的阻尼性能、更好的气密性和更好的力学性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (16)
1.一种聚合物,其特征在于,所述聚合物含有结构单元A、可选地结构单元B、结构单元C和结构单元D;其中,所述结构单元A具有式(1)所示的结构;所述结构单元C具有式(2)所示的结构;所述结构单元B分别与结构单元A和结构单元C连接;所述结构单元D为末端封端结构单元;所述结构单元B和结构单元D各自独立地来自共轭二烯烃;
其中,R1和R2各自独立地为氢或C1-C5的直链或支链烷基;R3为C1-C8的直链或支链烷基;R4和R5各自独立地为氢或C1-C4的直链或支链烷基;X为卤素。
2.根据权利要求1所述的聚合物,其中,R1和R2各自独立地为氢或C1-C3的直链或支链烷基;R3为C1-C5的直链或支链烷基;R4和R5各自独立地为氢或C1-C2的烷基;
X选自Cl和Br中的至少一种,优选为Br;
所述共轭二烯烃为丁二烯和/或异戊二烯。
3.根据权利要求1或2所述的聚合物,其中,所述结构单元A、结构单元B、结构单元C和结构单元D的质量比为100:0-2:15-70:3-7,优选为100:0.3-1.5:30-68:4-6;
优选地,所述结构单元B来自丁二烯;所述结构单元D来自异戊二烯。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚合物,其中,所述聚合物中卤素的质量百分含量为3-7wt%,优选为4-6wt%;
和/或,所述聚合物的数均分子量为2.5万-5万g/mol,优选为3万-4万g/mol;
和/或,所述聚合物的分子量分布指数为1.5-4,优选为2-3.5;
和/或,所述聚合物的为嵌段共聚物或无规共聚物;
和/或,所述聚合物在25℃下的表观粘度为5-35mPa·s。
5.一种聚合物的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
S1、在聚合反应条件下,在引发剂存在下,将式(I)所示单体与式(II)所示单体进行聚合反应,得到聚合产物;
或者,(1)将式(I)所示单体在分子量调节剂、第一溶剂和第一引发剂存在下进行第一聚合反应,可选地加入第二共轭二烯烃进行第一封端反应,得到第一产物后;
(2)将式(II)所示单体在结构调节剂、第二溶剂和第二引发剂存在下进行第二聚合反应,得到第二产物后,加入所述第一产物,进行第三聚合反应,得到第三产物;
S2、将步骤S1得到的聚合产物或步骤(2)得到的第三产物与第一共轭二烯烃进行第二封端反应,得到所述聚合物;
其中,R1和R2各自独立地为氢或C1-C5的直链或支链烷基;R3为C1-C8的直链或支链烷基;R4和R5各自独立地为氢或C1-C4的直链或支链烷基;X为卤素。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其中,式(I)所示单体、第二共轭二烯烃、式(II)所示单体和第一共轭二烯烃的质量比为100:0-2:15-70:3-7,优选为100:0.3-1.5:30-68:4-6;
优选地,所述式(I)所示单体为卤代烯烃,优选选自溴乙烯、氯乙烯、1-溴-1-丙烯、2-溴-1-丙烯、1-溴-1-丁烯和2-溴-1-丁烯中的至少一种;优选为溴乙烯或2-溴-1-丁烯;
优选地,所述式(II)所示单体为对烷基苯乙烯,优选选自对甲基苯乙烯、对乙基苯乙烯、对丙基苯乙烯、对正丁基苯乙烯、对异丁基苯乙烯和对异戊基苯乙烯中的至少一种;优选为对甲基苯乙烯;
优选地,所述第一共轭二烯烃和所述第二共轭烯烃各自独立地为丁二烯和/或异戊二烯;
优选地,所述第一引发剂为有机过氧化物,优选选自过氧化二异丙苯、过氧化氢异丙苯和过氧化苯甲酰中的至少一种,更优选为过氧化苯甲酰;
优选地,所述第二引发剂为烃基单锂化合物R-Li,其中,R为C1-C20的饱和脂肪族烃基、C3-C20的脂环族烃基、C6-C20的芳烃基或者上述基团的复合基团,优选选自正丁基锂、仲丁基锂、甲基丁基锂、苯基丁基锂、萘锂、环己基锂和十二烷基锂中的至少一种,更优选为正丁基锂;
优选地,所述分子量调节剂选自叔十碳硫醇、叔十二碳硫醇、叔十四碳硫醇和叔十六碳硫醇中的至少一种,优选为叔十二碳硫醇;
优选地,所述结构调节剂为极性有机化合物,优选选自二乙二醇二甲醚、四氢呋喃、乙醚、乙基甲醚、苯甲醚、二苯醚、乙二醇二甲醚和三乙胺中的至少一种,更优选为四氢呋喃;
优选地,所述第一溶剂和所述第二溶剂各自独立地为烃类溶剂,优选选自直链烷烃、芳烃和环烷烃中的至少一种,更优选选自戊烷、己烷、辛烷、庚烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯和乙苯中的至少一种。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法,其中,所述第一聚合反应的条件包括:反应温度为50-60℃,反应时间为4-6h;
和/或,所述第一封端反应的条件包括:反应温度为50-60℃,反应时间为20-40min;
和/或,所述第二聚合反应的条件包括:反应温度为60-70℃,反应时间为70-90min;
和/或,所述第三聚合反应的条件包括:反应温度为80-90℃,反应时间为80-100min;
和/或,所述第二封端反应的条件包括:反应温度为80-90℃,反应时间为30-40min。
8.一种权利要求5-7中任意一项所述的制备方法制得的聚合物。
9.一种权利要求1-4和8中任意一项所述的聚合物在制备二烯烃橡胶中作为接枝剂的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其中,所述二烯烃橡胶为丁基橡胶。
11.一种卤化支化丁基橡胶,其特征在于,所述卤化支化丁基橡胶包括:来自异丁烯的结构单元E、来自异戊二烯的结构单元F和来自卤化接枝剂的结构单元G;其中,所述卤化接枝剂为权利要求1-4或8中任意一项所述的聚合物。
12.根据权利要求11所述的卤化支化丁基橡胶,其中,基于卤化支化丁基橡胶的总重量,结构单元E、结构单元F和结构单元G的质量比为100:2-6:3-8,优选为100:3-5:4-7。
13.一种卤化支化丁基橡胶的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
在稀释剂、有机溶剂和共引发剂的存在下,将异丁烯、异戊二烯和权利要求1-4和8中任意一项所述的聚合物进行阳离子聚合,得到所述卤化支化丁基橡胶。
14.根据权利要求13所述的制备方法,其中,异丁烯、异戊二烯和所述聚合物的质量比为100:2-6:3-8,优选为100:3-5:4-7;
和/或,所述稀释剂为卤代烷烃,其中,卤代烷烃中的卤素原子为Cl或Br,卤代烷烃中的碳原子数为1-4;优选地,所述稀释剂选自一氯甲烷、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、四氯丙烷、七氯丙烷、一氟甲烷、二氟甲烷、四氟乙烷和四氟化碳中的至少一种;
和/或,所述溶剂为烃类溶剂,优选为直链烷烃、芳烃和环烷烃中的至少一种,进一步优选为戊烷、己烷、辛烷、庚烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯和乙苯中的至少一种;
和/或,所述共引发剂包含质子酸和烷基卤化铝;优选地,所述共引发剂中所述质子酸与所述烷基卤化铝的摩尔比为1:10-100;优选地,所述质子酸选自HCI、HF、HBr、H2SO4、H2CO3、H3PO4和HNO3中的至少一种;所述烷基卤化铝选自一氯二乙基铝、一氯二异丁基铝、二氯甲基铝、倍半乙基氯化铝、倍半异丁基氯化铝、二氯正丙基铝、二氯异丙基铝、二甲基氯化铝和乙基氯化铝中的至少一种;
和/或,所述异丁烯与所述共引发剂的质量比为100:0.01-0.5;
和/或,所述阳离子聚合的条件包括:聚合温度为-100℃至-80℃;阳离子聚合时间为3-4h。
15.一种根据权利要求13或14所述的制备方法得到的卤化支化丁基橡胶橡胶。
16.根据权利要求11、12或15所述的卤化支化丁基橡胶橡胶在汽车和电子电器中的应用。
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