[发明专利]耐高温聚异丁烯基热塑性弹性体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐高温聚异丁烯基热塑性弹性体及其制备方法，属于高分子领域。在温和条件下，以单茂稀土金属催化剂作为引发剂，采用一步聚合法制备，该耐高温聚异丁烯基热塑性弹性体是异丁烯、苯乙烯与苯乙烯衍生物的三元共聚物，材料主体是聚异丁烯橡胶和结晶性高间规聚苯乙烯树脂。本发明提供的耐高温聚异丁烯基热塑性弹性体具有很高的使用温度和优异的耐热氧老化的性能特点。

技术领域

本发明提供一种耐高温聚异丁烯基热塑性弹性体及其制备方法，属于高分子领域。

背景技术

热塑性弹性体(Thermal Plastic Elastomers，简称TPE)，常温下具有类似橡胶的弹性形变性能，加热到一定温度时，又具有热塑性塑料的加工性能，因而，TPE作为介于橡胶与塑料之间的高分子材料在世界上获得了重大发展。2017年全球热塑性弹性体产耗量已达580万吨。采用活性负离子聚合方法制备的聚(苯乙烯-b-丁二烯-b-苯乙烯)(SBS)在工业上、商业上以及实际应用中已获得的巨大成功。因为SBS中含有大量不饱和的聚丁二烯链段，材料的耐氧化性能和耐化学品性较差，尽管目前通过加氢方法改善了SBS嵌段共聚物性能，大大提高了SBS这类材料的热稳定性和耐老化性能以及材料的使用温度。但是这类材料仍有很多缺点，因为加氢催化往往需要贵金属，工艺复杂、成本高，而且转化率很难达到100％。而且聚丁二烯中间段加氢后虽然除去了不饱和双键，却产生了极易氧化的叔碳氢。其次，SBS加氢后，软段聚丁二烯形成易结晶的聚乙烯段，加氢后易损失SBS原有的弹性。

Puskas采用异丁烯代替丁二烯，制备了聚(苯乙烯-b-异丁烯-b-苯乙烯)三嵌段共聚物(SIBS)，SIBS是一种全饱和结构，不含有双键等其他不稳定型基团结构，所以其具有优异的热氧稳定性和耐热氧老化性能。此外因为材料中含有聚异丁烯组分，SIBS具有优异的减震性能、对水和空气的阻隔性能。但是SIBS这类材料的物理交联部分与SBS相同是无规聚苯乙烯组分，其玻璃化转变温度大约在100℃，所以SIBS材料的使用温度较低，极大地限制了这类材料的使用范围。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种聚异丁烯基热塑性弹性体及其制备方法，材料主体是聚异丁烯橡胶和结晶性高间规聚苯乙烯树脂。

本发明采用的技术方案为：

一种耐高温聚异丁烯基热塑性弹性体，所述热塑性弹性体是异丁烯、苯乙烯与苯乙烯衍生物的三元支化共聚物，其分子量为5～80×10⁴g/mol，主链是结晶的高间规聚苯乙烯sPS，支链为聚异丁烯的支化共聚物；其中以三元支化共聚物的摩尔百分含量计，异丁烯结构单元PIB含量为5％～70％，优选为30～60％；苯乙烯结构单元含量为20％～90％，优选为30～60％；苯乙烯衍生物结构单元含量为0.5％～20％，优选为1～10％。

所述的耐高温聚异丁烯基热塑性弹性体材料分子链为全饱和结构，具有优异的耐候性和耐热氧老化性能，材料中硬段为结晶的高间规聚苯乙烯(T_m＝270℃)，使材料具有较高的使用温度，软段为聚异丁烯，使材料具有较好的气密性和高阻尼性。该热塑性弹性体材料是一种高支化共聚物，支化程度可控(0～20％)，材料中异丁烯，苯乙烯与苯乙烯衍生物结构单元含量可调(异丁烯：5％～70％，苯乙烯：20％～90％，苯乙烯衍生物：0.5％～20％)，材料结构示意图如下所示：

一种耐高温聚异丁烯基热塑性弹性体的制备方法，在温和条件下，以单茂稀土金属催化剂作为引发剂，采用一步聚合法制备耐高温聚异丁烯基热塑性弹性体(异丁烯、苯乙烯和苯乙烯衍生物三元支化共聚物)。具体包括以下步骤：