[发明专利]一种星形氢化苯乙烯双烯共聚物及其制备方法

说明书

一种星形氢化苯乙烯双烯共聚物的制备方法，包括：将异戊二烯和丁二烯加入到反应器中的非极性烃类溶剂中，再加入极性调节剂和烷基锂引发剂；将苯乙烯加入到反应器中，反应至苯乙烯耗尽，制得两嵌段共聚物；将偶联剂加入到反应器中，反应至偶联反应结束，加入异丙醇终止聚合反应；向得到的聚合物溶液中加入加氢催化剂，通入氢气进行加氢反应；将加氢后的溶液脱除催化剂，溶液进行絮凝干燥，得到星形氢化苯乙烯双烯共聚物。通过引入远离聚合物核的EP/EB嵌段，改善了聚合物作为黏度指数改进剂的增稠能力、剪切稳定性和低温性能；通过引入靠近聚合物核的PS嵌段，改善了聚合物作为黏度指数改进剂的加工性能和高温高剪切粘度。

技术领域

本发明涉及一种高分子材料及其制备方法，特别是涉及一种用作润滑油黏度指数改进剂的星形氢化苯乙烯双烯共聚物及其制备方法。

背景技术

黏度指数改进剂(VII)作为润滑油的一种重要的添加剂，一直是研究热点与难点。一般油溶性的聚合物都可用作VII，但是由于受经济与使用性能方面的限制，实际使用的VII不过数种。目前，能用作VII的聚合物主要包括聚甲基丙烯酸酯(PMA)、聚异丁烯(PIB)、乙烯-丙烯共聚物(OCP)以及氢化苯乙烯-双烯共聚物(HSD)。另外，专利报道的尚有聚α-烯烃、聚丁二烯、聚异戊二烯、苯乙烯、醚和酯类共聚物可用作VII。由于各类聚合物的化学结构的不同，其性能也有较大差异，正是由于性能的差异致使各类VII分别应用在多级油、航空液压油、齿轮油、自动变速箱油等方面。VII的评价指标主要包括稠化能力、剪切稳定性、低温性能和热氧化安定性，而影响这些性能的最主要因素是聚合物的种类，其次是聚合物的结构和分子量。

随着发动机越来越先进，使用工况也越来越苛刻，因而对所使用的VII的要求也越来越高。增大VII的分子量可以提高润滑油的增稠能力和黏度指数，但是分子链的加长也导致在高温高剪切条件下容易发生分子链的断裂，从而导致润滑油黏度降低，影响润滑油的使用稳定性，因此如何使增稠能力和剪切稳定性二者达到更好的平衡是开发VII的重要课题。此外，干胶的加工性能也直接影响着VII的成本，改善干胶的加工性能也是开发VII的一个重要方向。

氢化苯乙烯双烯共聚物(HSD)黏度指数改进剂(VII)是一类比较重要的黏度指数改进剂，由于可以方便的调整其结构和序列组成，因此其性能的变化也较为丰富，如果聚合物的结构及序列组成设计合理，就可以达到改善性能的目的。

虽然星形氢化苯乙烯双烯共聚物(Star-HSD)黏度指数改进剂可以很好的改善剪切稳定性，但是其稠化能力也有所下降，为了保持润滑油的粘度指数，需要增加Star-HSD在润滑油中的含量，从而导致发动机沉积物增多。美国专利US4877836公开了一种氢化非对称放射状聚合物(星形聚合物的一种)，此类聚合物可以很好的平衡增稠能力与机械剪切稳定性，其聚合物臂为氢化聚异戊二烯和氢化苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物的混合物。

星形氢化双烯聚合物通过引入苯乙烯嵌段可以具有较好的高温高剪切粘度(HTHSV)，Rhodes在欧洲专利EP0541180中合成了不同分子量的聚苯乙烯(分子量为3000～4000)和聚异戊二烯(分子量为3000～4000)，随后加入不少于2.5摩尔/活性链的二乙烯基苯偶联，得到星形聚合物，选择性氢化，聚异戊二烯的氢化度不少于95％，聚苯乙烯的氢化度不高于10％。这类VII易加工，并且其高温高剪切性能也较为优异，但是过多的苯乙烯嵌段容易导致凝胶化，从而影响溶解性能。

聚合物臂的结构对星形氢化双烯聚合物的性能影响很大，Rhodes在美国专利US5458791中制备了氢化非对称异戊二烯-苯乙烯-异戊二烯三嵌段聚合物臂(EP-PS-EP’)，其合成过程如下：以仲丁基锂为引发剂合成可分子量为58000的聚异戊二烯，加入苯乙烯，生成分子量为36000的聚苯乙烯段，再加入异戊二烯，生成分子量为7000的聚异戊二烯段，加入二乙烯基苯偶联，生成星形聚合物，最后进行氢化，这类聚合物溶解性能大大增强，这大大方便了运输，节省了成本，其低温性能和加工性能较好，但是其稠化能力较差。