[发明专利]一种八臂星形热塑性弹性体共聚物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种八臂星形热塑性弹性体共聚物及其制备方法。通过活性阴离子聚合法合成聚苯乙烯‑聚异戊二烯锂化合物及聚苯乙烯/二苯基乙烯‑聚异戊二烯锂化合物，再利用它们与八烯基多面体齐聚倍半硅氧烷发生偶联反应得到八臂星形共聚物。该方法具有操作便捷、反应效率高、反应条件温和、副反应少的特点，本发明制备的八臂星形聚合物结构及分子量可控，分子量分布窄。由二苯基乙烯（DPE）和苯乙烯（St）共聚得到的聚合物链段作为硬段，使得八臂星形热塑性弹性体共聚物有更为优异的力学性能；同时由DPE和St单元组成的聚合物链段具有比聚苯乙烯更高的玻璃化转变温度，能够提高星形热塑性弹性体共聚物的使用上限温度。

技术领域

本发明属于高分子合成领域，具体涉及一种八臂星形热塑性弹性体共聚物的制备方法。

背景技术

热塑性弹性体（Thermoplastic Elastomer, TPE）是物理性能介于塑料和橡胶之间的一类高分子材料。它们在常温下显示橡胶弹性、高温下又能塑化成型，具有类似于橡胶的力学性能及使用性能、又能按热塑性塑料进行加工和回收，因此被誉为“第三代橡胶”。由于它们不需要类似于橡胶那样的热硫化，因而加工成型比较简单，采用普通的塑料加工机械即可方便地制得最终产品。而且TPE回收后重新加工制得的产品性能并没有明显的损失，这相对于传统橡胶优势十分明显，堪称是橡胶工业的一次材料和工艺技术的革命。目前已经工业化生产的TPE有聚苯乙烯类、聚烯烃类、聚氨酯类、聚酯类、聚氯乙烯类、聚酰胺类、有机氟聚合物类、有机硅聚合物类等，几乎涵盖了目前合成橡胶与合成树脂的所有领域。

星形聚合物一般被定义为具有三个及三个以上从核心辐射发散出来的聚合物链段的聚合物，主要分为具有相同嵌段的规则星形支化聚合物和不同嵌段不对称的杂臂星形支化聚合物。组成星形聚合物的线形支链称为星形聚合物的“臂”，而中心的多官能基团称为星形聚合物的“核”。然而，合成结构明确、分子量可控、分子量分布较窄的星形聚合物仍是富有挑战性的工作，目前可用于合成星形聚合物的方法主要有四种：偶联法、先核法、先臂法以及后来出现的迭代法等。前三种合成路线的基本思路是通过使用多官能团的引发剂或偶联剂、以及双官能团的单体来实现星形聚合物的合成。“偶联法”是用端基功能化的线形支链与多官能化的核进行偶联反应得到星形聚合物，该方法一般效率不高；“先核法”主要是通过多官能团引发剂引发单体聚合，从而得到臂长较为一致的星形聚合物，但该方法耗时比较长，且随分子量增加，体积位阻效应变大，反应难以进行完全；“先臂法”则是先合成具有特殊端基或带有活性末端的线形聚合物链，再利用能与特殊端基或活性末端反应的多官能团分子与之反应实现星形聚合物的制备，此方法可方便地控制星臂的分子量和分子量分布从而得到臂长较为一致的星形聚合物，但是此方法在聚合成星形聚合物时所需时间较长，有时反应难以完全。迭代法则因为需要加入多种较复杂的试剂，需要多步反应，而且随着星形聚合物臂数增加，反应时间越来越长。因此，能够快速高效便捷制备结构规整、组成明确的星形聚合物，并且可以精确控制其分子量和分子量分布，仍然是现今高分子合成领域的一重大挑战，这也就需要研发新的合成方法用于合成星形热塑性弹性体TPE共聚物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种八臂星形热塑性弹性体共聚物及其制备方法。利用活性阴离子聚合法制备结构精确、分子量分布窄的聚苯乙烯-聚异戊二烯锂化合物和聚苯乙烯/二苯基乙烯-聚异戊二烯锂化合物，利用其与八乙烯基多面体齐聚倍半硅氧烷发生偶联反应，可以快速便捷制得八臂星形热塑性弹性体共聚物；本发明公开的方法具有反应效率高、反应条件温和、副反应少、对聚合物的分子量和分子量分布控制好的特点。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案为：一种八臂星形热塑性弹性体共聚物，其化学结构式如下，

式中，硬段聚合物链R₁ 为或；软段聚合物链R₂为；x = 10～200，y = 2～10，z = 5～20，m = 200～600，n = 10～30，“x”、“y”、“z”、“m”和“n”的取值类型均为整数，*表示连接位点。