[发明专利]一种异戊二烯-苯乙烯星型共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含无规渐变段的异戊二烯-苯乙烯星型共聚物及其制备方法，所合成的聚合物特点是高硬度、高耐磨、弹性好的星型高苯乙烯橡胶。

背景技术

异戊二烯和苯乙烯组成的共聚物，结合苯乙烯一般为23～30％，若结合苯乙烯含量高，得到的共聚物塑性较大；反之，则共聚物的弹性较大。通常把分子结构中苯乙烯结合量在45％～70％之间的共聚物称为高苯乙烯橡胶，结合苯乙烯量在70％以上者称为高苯乙烯树脂。由于高苯乙烯橡胶的结合苯乙烯量较高，因此其物性不同于通用型丁苯橡胶。高苯乙烯橡胶一般很少单独使用，在与多种合成橡胶或天然橡胶并用时，能够提高橡胶制品的刚性、硬度、耐磨性、抗撕裂性、介电性等性能，可广泛应用于轮胎工业、制鞋工业、印刷工业及其它工业，也可用于合成塑料的改性，而倍受重视。

CN1271740A公开的“高苯乙烯橡胶的生产方法”，其产品高苯乙烯树脂是一种橡塑产品，作为弹性体的补强剂，可与除丁基橡胶外的各种合成橡胶，天然橡胶并用，改善橡胶的拉伸强度，撕裂强度，提高橡胶的硬度，耐磨性和电绝缘性，用于制造高硬度，相对密度小的制品，高苯乙烯树脂乳液由丁二烯、苯乙烯经乳液聚合而得，将其与SBR-1502胶乳按结合苯乙烯含量要求进行共凝聚、脱水、造粒。该产品具有硬度高，门尼粘度大等优点，该发明的生产技术操作，容易控制。CN1544522A所述“高苯乙烯橡胶的制备方法”是以高苯乙烯树脂和高苯乙烯胶乳掺混生产制得。专利以脂肪酸皂、松香酸皂、烷基硫酸盐、苯基磺酸盐等为乳化剂，以过氧化物为引发剂，以硫醇为调节剂，加入常用的电解质，在40～80℃下，使5～25％的丁二烯与75～95％的苯乙烯乳液共聚，在5～12h内，转化率＞98.5％的条件下制备了高苯乙烯树脂；再用上述方法合成的高苯乙烯树脂乳液，与含苯乙烯23.5±1％的SBR-1502胶乳或SBR-1500胶乳掺混、共凝聚，制备成高苯乙烯橡胶。具有反应时间短，容易控制，产品质量稳定，能耗低等显著特点。CN1865301A报道了一种以苯乙烯和丁二烯为单体，加入水相、活化相、分子量调节剂、去离子水、加入引发剂引发聚合反应，聚合生成SBR乳液或高苯乙烯树脂乳液，采用常温乳液多级聚合的方式补加单体和分子量调节剂，继续反应，直接合成高苯乙烯橡胶乳液，乳液经凝聚、干燥制得高苯乙烯橡胶。CN1224733A公布了一种“接枝共混型高苯乙烯橡胶及其制造方法”，该发明采用废聚苯乙烯泡沫和丁苯橡胶或顺丁橡胶为主要原料，在交联剂、引发剂等作用下共混接枝，形成高苯乙烯橡胶，具有成本低、改善环境污染，制造工艺简单等优点。

从检索结果看，国内外生产高苯乙烯橡胶都采用丁二烯和苯乙烯单体进行反应，都未采用过异戊二烯和苯乙烯单体进行反应。异戊二烯结构单元与天然橡胶的结构单元很相似，使用异戊二烯单体合成聚合物可以使产品的性能及用途与天然胶的特点更接近，在应用中可以部分或者完全替代需要共混的天然橡胶。并且现有技术中大多采用胶乳共凝聚技术，虽然这种工艺过程能够得到性能较好的高苯乙烯橡胶，但该法存在的主要问题是：首先在工艺上，需要先分别合成SBR-1500或SBR-1502胶乳和高苯乙烯树脂乳液，将分析合格的两种乳液按一定比例再进行混合，然后经凝聚干燥得到高苯乙烯橡胶，其工艺流程相对较长需要两次水相、油相、引发剂的配制及脱气等合成工序；其次在生产成本上，由于合成SBR-1500或SBR-1502胶乳单体转化率仅70％，未反应单体占30％，且这部分单体在中小规模的生产装置中难以回收，导致生产成本较高且聚合反应过程所需的设备、辅助原料、人员、时间、能源相对较多；另外在生产周期上，由于高苯乙烯树脂乳液的合成温度为高温聚合，聚合釜内结构凝胶较多，所用的聚合釜通常生产10批次需要进行一次清釜作业，因此设备利用率较低。