[发明专利]星形异戊二烯-b-丁二烯苯乙烯三元共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料合成与制备方法，特别是涉及星形异戊二烯-b-丁二烯苯乙烯三元共聚物及其制备方法。

背景技术

在对丁二烯、异戊二烯、苯乙烯三种单体的星形嵌段共聚物的结构和性能研究表明，这种被称为“集成橡胶”的聚合物具有良好的抗湿滑性能以及较小的滚动阻力，是性能优异的橡胶材料。另外，将星形丁二烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物氢化后，可以作为润滑油的黏度指数改进剂，是比较先进的黏度指数改进剂。目前，文献已经报道了很多种星形丁二烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物，合成手段主要包括以下三种：第一种是先核后臂法，先合成多官能度引发剂，然后再加入所需单体从而合成星形丁二烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物，这种方法由于多官能度引发剂的强缔合作用导致聚合物的分子量比较宽，也比较复杂；第二种合成手段是先臂后核法，先合成聚合物臂，随后通过添加偶联剂进行偶联反应从而得到星形丁二烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物，这种方法的难点是偶联效率的控制；第三种是混合法，这种方法通常用于合成星形杂臂共聚物，一般是采用先臂后核法合成大分子多官能度引发剂，再通过添加单体合成星形杂臂共聚物。星形聚合物具有核壳结构，并且不同的核和壳结构对聚合物的性能影响很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种星形异戊二烯-b-丁二烯苯乙烯三元共聚物及其制备方法，该聚合物氢化后作为黏度指数改进剂使用，具有增稠能力强、低温性能优良的特性，能满足不同场合对聚合物性能的需求。

本发明提供的星形异戊二烯-b-丁二烯苯乙烯三元共聚物，其特征在于三元共聚物的结构为：(PI-S/B)n-C，其中：PI为聚异戊二烯，S/B为丁二烯苯乙烯无规共聚物或者丁二烯苯乙烯渐变嵌段共聚物，C为星形偶联剂残基，n为平均臂数，n大于等于3，三元共聚物的数均分子量为5×10⁴~5×10⁵，三元聚合物臂PI-S/B的数均分子量为1×10³~1×10⁵，三元共聚物PI含量为20~90%（质量百分比），S/B含量为10~80%（质量百分比），S/B中苯乙烯含量为5~80%（质量百分比），丁二烯含量为20~95%（质量百分比）。

在聚异戊二烯嵌段中，3,4-聚异戊二烯含量为5~80%（质量百分比），3,4-聚异戊二烯含量最好为15~40%。

在丁二烯苯乙烯无规共聚物或者丁二烯苯乙烯渐变嵌段共聚物中，1,2-聚丁二烯含量为6~80%（质量百分比），1,2-聚丁二烯含量最好为15~30%（质量百分比）。

本发明提供的星形异戊二烯-b-丁二烯苯乙烯三元共聚物的制备方法，其特征在于A、在非极性烃类溶剂中按单体配比将异戊二烯加入到反应器中，再加入极性添加剂和烷基锂引发剂，制得聚异戊二烯嵌段PI，待异戊二烯消耗殆尽，B、再按配比将苯乙烯和丁二烯的单体以及极性添加剂加入到反应器中，制得丁二烯苯乙烯无规共聚物或者丁二烯苯乙烯渐变嵌段共聚物S/B，待丁二烯和苯乙烯反应完成，C、加入极性添加剂和偶联剂到反应器中，待偶联反应结束后，终止聚合反应，得到核外为聚异戊二烯的星形嵌段共聚物(PI-S/B)n-C。上述过程的反应温度为20℃~90℃；异戊二烯与非极性溶剂的质量比为1:20~1：3；烷基锂的加入量为10^-3~10^-1mol/100g单体；极性添加剂与烷基锂的摩尔比为0~50：1；偶联剂与烷基锂的摩尔比为1：2~20：1。

所述的非极性溶剂为环己烷、正己烷、甲苯、乙苯、二甲苯、戊烷、庚烷、辛烷或抽余油中的一种或两种以上按任意比例的组合。

所述的烷基锂分子式为RLi，R为碳原子数为4~20的烃基，优选正丁基锂或者仲丁基锂。

所述的极性添加剂为含氧类极性化合物、含氮类极性化合物或烷氧基金属化合物中的一种或者两种以上按任意比例的组合。