硫醇点击制备高官能化梳形溶聚丁苯橡胶及其结构性能研究

The dispersion states of filler and its interaction with rubber are the key problems to be solved to prepare energy-saving high performance S-SBR tire. Functionalization is very beneficial to conquer the conflict between the filler-filler strong interaction and the filler-polymer weak interaction, but the functionality density is low for the methods used at present. In this research a new highly functionalization way is presented. Thiol-ene click is used to prepare high functionalization comb-like S-SBR. The process is simple, mild, high efficiency and high selectivity. A series of model polymer with different graft density, graft length, functional group and functional density are to be prepared by combination of living anionic polymerization and thiol-ene click chemistry. Basing on further study for the properties of the model polymer and its interaction with filler, the mechanical properties, dynamic properties, abrasion resistance of vulcanizate will be investigated in detail. The relationships of S-SBR structure-polymer/filler interactions mode-rubber performances are finally expected to be established. The research results will afford theoretical support and point out the direction for the development of new high-performances rubber.

增强橡胶与填料的相互作用、改善填料的分散性对丁苯橡胶的高性能化有着非常重要的作用。官能化有助于解决上述问题，但目前所使用方法的官能化密度低，效果有限。本研究提出了一种高官能化途径，即通过利用双官能团的长链硫醇与乙烯双键的点击化学过程，实现丁苯橡胶链中高官能化，该方法简单、温和、高效、选择性强、易于实现。通过负离子活性聚合和硫醇-烯点击反应相结合，合成一系列具有不同接枝密度、接枝长度、官能团种类和官能团密度的模型分子。在此基础上，研究模型分子的性质及其与填料的相互作用，并对橡胶物理机械性能、动态力学性能、耐磨性等测试分析，最终建立官能化丁苯橡胶分子结构-增强体系结构-橡胶性能的理论模型。研究结果能够为橡胶的高性能化提供理论基础并指明方向，具有重要的理论意义和实用前景。

本课题针对橡胶-填料弱相互作用问题, 采用硫醇-烯点击化学方法和含碳碳弱键功能单体共聚设计制备链中高官能化溶聚丁苯橡胶，通过改善填料分散以实现橡胶高性能化。研究了点击反应接枝方法以及不同结构支化/梳形官能化溶聚丁苯橡胶的制备与性质，设计合成了几种弱键官能化丁苯橡胶。以这些官能化丁苯橡胶为模型分子，研究了官能化不同结构分子与填料的作用及其对填料分散的影响。在其基础上，对官能化丁苯橡胶的的结构与性能关系进行了研究。研究开发了一种采用烯-硫醇点击化学制备高官能化丁苯橡胶的方法，该方法工艺简单，官能化效率高。开发了多种结构的高官能化支化丁苯橡胶，通过优化结构设计，可以制备具有高强度、低滚阻、高抗湿滑的综合性能优异的轮胎胎面胶。初步建立了官能化橡胶分子结构-填料分散-橡胶性能关系，对高性能化丁苯橡胶的设计制备具有重要的指导意义。开发了含有碳碳弱键结构的非极性官能化丁苯橡胶，该方法为橡胶、塑料等高分子材料的高性能化提供了新思路，具有重要的应用价值。另外，基于橡胶分子中引入高芳基结构研究，通过二烯类橡胶分子结构设计合成与环化，开发了一类新型的玻璃化温度在300℃以上的耐热性聚烃类高分子。