笼型POSS端基官能化SSBR的制备技术及其结构性能研究

Allylisobutyl Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane (POSS) end-functionalized SSBR will be prepared by using butadiene (Bd) and styrene(St) as comonomers, n-BuLi as initiator, POSS as terminal agents through the living anionic polymerization technique. The effect of the different factores on end functionalization reactions, structures and properties of POSS end-functionalized SSBR will be investigated. Based on experiment results, theoretically study on end functionalization reaction mechanism, the effect of POSS on the macromolecular-end hysteresis and on aggregation structure, and interaction mechanism between POSS end-functionalized SSBR and carbon black/white carbon black will be conducted. Finally, the preparation technology of POSS end-functionalized SSBR and high property SSBR will be obtained.

以丁二烯（Bd）、苯乙烯（St）为单体、烷基锂为引发剂、单官能团笼型多面体齐聚倍半硅氧烷(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane，POSS)为封端剂，活性阴离子原位封端制备POSS端基官能化SSBR。通过系统研究各种因素对封端反应、官能化SSBR微观结构和性能的影响，在理论上完整地阐述POSS封端反应机理、官能化SSBR微观结构变化特点，POSS对大分子链端运动滞后和聚集态结构的影响规律以及POSS端基与炭黑/白炭黑之间的相互作用机理。研制出POSS端基官能化SSBR制备技术和高性能的SSBR，为端基官能化橡胶的设计、合成和应用提供新的研究思路和科学依据。

采用阴离子聚合技术，将活性聚合物链端与官能化亲电试剂（又称封端剂）直接反应，合成端基官能化橡胶，是解决目前存在的橡胶滞后能量损失的有效方法之一。本项目采用笼型多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）作为封端剂，可以克服传统有机封端剂存在的许多缺点，可望降低轮胎滚动阻力。.首先，采用阴离子活性聚合技术合成了单、双POSS封端模型聚合物PS和PB。研究了各种因素对封端效率的影响，确定适宜的封端反应体系和条件。研究了消除POSS封端PB时副反应方法。其次，采用阴离子活性聚合技术合成了单、双POSS封端SSBR。.采用NMR、FTIR分析了单、双POSS封端PS和PB，以及单、双POSS封端SSBR的微观结构。.采用GPC测试了单、双POSS封端PS和PB，以及单、双POSS封端SSBR的分子量和分子量分布。.溶剂萃取法测试了白炭黑填充POSS官能化PB、SSBR结合胶含量。系统考察了各种因素对结合胶含量的影响，并与白炭黑填充PB、SSBR进行了比较。.采用RPA测试了白炭黑填充PB-POSS和PB的分散性；采用FTIR研究了白炭黑与PB-POSS的相互作用。.采用汽提法和TGA测试了POSS官能化PB、SSBR的耐热性。.在实验研究的基础上，进行了理论研究，分析了POSS封端反应机理和特点。提出了白炭黑与PB-POSS相互作用机理。.首次发现， POSS封端后PS后没有出现采用有机封端剂常见的副产物。证明采用POSS作为封端剂可以克服了有机封端剂的弊端，为端基官能化聚合物改性提供了一个新的研究途径。.实验发现，POSS端基官能化橡胶与白炭黑存在较强的相互作用，这一结果为改善白炭黑在橡胶中的分散提供了新的方法。.实验证实，端基官能化橡胶具有很好的耐热水性，POSS封端也提高了橡胶的耐热性，这一研究结果十分有利于实际生产。.上述研究结果为端基官能化橡胶的设计、合成和应用提供新的研究思路和依据。具有重要的理论与应用价值。