一种改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物及其制备方法和应用

本发明涉及高分子聚合物的有机合成，具体是一种改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、分子调控手段是对聚烯烃类弹性体接枝改性生产功能性聚合物的有效手段，烯烃的分子调控技术是生产功能性聚合物的关键，烯烃中包含一个σ键和一个π键，能起到共轭效应的是π键，这样π键以四个碳原子为中心成为一种离域电子，在丁二烯分子轨道上运动，与苯环上的大π键不同的是，c＝c的π键带有了方向性，这就造成1,3-丁二烯的化学性质较为活泼，双键易于打开发生氧化加成反应，利用这一特点，可以实现聚合物的功能化改性。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(sbs)由苯乙烯和丁二烯嵌段共聚组成，其中含有大量不饱和双键，满足分子调控的首要要求。

2、尽管sbs具有许多优异的性能，如良好的弹性、耐热性和粘附性等，但在实际应用中，仍然存在一些缺点和局限性。这些缺点不仅影响了sbs本身的性能表现，还可能影响到其所应用的领域和产品的性能和稳定性。常温下，sbs表现出较好的稳定性，但在高温或长期暴露于紫外光等环境下，sbs弹性体容易发生氧化、老化，从而降低了其物理和化学性能，导致粘合强度和弹性降低，影响其长期稳定性和使用寿命。其次，sbs的耐溶剂性能有限。尽管sbs具有一定程度的耐化学性，但对于某些有机溶剂或化学品，sbs的粘接性能可能会受到影响，甚至出现失效现象，从而限制了其在某些特殊环境中的应用范围。此外，sbs在低温下的性能可能存在一定的问题。虽然sbs具有良好的耐寒性，但在极端低温环境下，其弹性和柔韧性可能会受到影响，导致材料变脆或失去弹性，从而影响其应用效果和使用寿命。总的来说，尽管sbs弹性体具有许多优异的性能和广泛的应用领域，但其仍然存在一些缺点和局限性，如耐热性和耐溶剂性能有限、低温下的性能问题以及生产成本较高等，影响其作为粘合剂应用时的粘接强度、机械性能、热稳定性和耐水性能。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物及其制备方法和应用，本发明方法得到的改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物具有良好的粘接强度、机械性能、热稳定性和耐水性，能够有效提高胶接材料的粘附稳定性，可作为木材、人造板、塑料、金属等材料的粘合剂。

2、本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

3、本发明改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，其结构式如式1：

4、

5、本发明改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的制备方法如下：

6、所需原料按重量份配比是:苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物80～150份、小分子共聚单体10～40份、有机溶剂500～1000份、引发剂1～7份、增粘树脂20～60份、填料5～25份；

7、制备工艺是:将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物与有机溶剂加入到反应容器中，升温至40～55℃溶解1～3h，再加入小分子共聚单体溶解1～3h，再加入引发剂，升温至65～75℃保温反应2～4h，再降温至室温，再加入增粘树脂和填料搅拌至未明显颗粒沉淀，即得到改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物。

8、本发明改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的合成化学方程式如下所示：

9、

10、本发明所述有机溶剂为甲苯与环己烷的混合溶液，所述甲苯与环己烷按质量比为10:0.1～10。

11、本发明所述小分子共聚单体由氰基丙烯酸乙酯(eca)与丙烯酸(aa)混合而成，所述氰基丙烯酸乙酯与丙烯酸的摩尔比为0.1～10:1。

12、本发明所述引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。

13、本发明所述增粘树脂为萜烯酚醛树脂或歧化松香或烷基酚醛树脂。

14、本发明所述填料为纳米二氧化硅。

15、本发明改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的应用方法是：将改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物作为木材、人造板、塑料、金属的粘合剂。

16、本发明具有如下有益效果：

17、(1)本发明为了迫使不饱和双键从而开始聚合，引入引发剂在加热条件下热引发形成自由基，引发聚合，通过微观调控小分子共聚单体以及强化交联制备得到改性sbs弹性体。一方面，采用自由基聚合的方式在sbs分子链接枝共聚，将官能团引入sbs分子主链；另一方面，合成交联位点，通过热激活脱氨缩合，提高sbs内聚能与分子量。通过聚合sbs分子量增大，热稳定性提高，分子量分布变窄，从而得到一种具有良好粘接强度、机械性能、热稳定性和耐水性能的改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物。

18、(2)本发明改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物通过分子链上接枝功能性单体，通过增加分子链之间的氢键相互作用力，大幅度增加苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的内聚能，从而达到提高机械性能与热稳定性的目的。

19、(3)本发明由于极性官能团的引入，极性基团-c≡n、-cooh能够与被粘物表面的活性官能团相互作用，在聚合物和被粘物之间构筑分子间作用力的桥梁，使其具有良好的粘接强度、机械性能、热稳定性和耐水性。同时，增粘树脂与填料的加入进一步增加聚合物初粘性和内聚能，能够有效提高胶接材料的粘附稳定性，且具有室温固化和快速粘接的特性。

20、(4)本发明改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物能够粘接包括但不限于木材、人造板、塑料、金属等材料。

技术特征：

1.一种改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，其特征在于，其结构式如式1所示：

2.如权利要求1所述的改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，所需原料按重量份配比是:苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物80～150份、小分子共聚单体10～40份、有机溶剂500～1000份、引发剂1～7份、增粘树脂20～60份、填料5～25份；

3.如权利要求2所述的改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为甲苯与环己烷的混合溶液，甲苯与环己烷按质量比为10:0.1～10。

4.如权利要求2所述的改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，所述小分子共聚单体由氰基丙烯酸乙酯(eca)与丙烯酸(aa)混合而成，氰基丙烯酸乙酯与丙烯酸的摩尔比为0.1～10:1。

5.如权利要求2所述的改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。

6.如权利要求2所述的改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，所述增粘树脂为萜烯酚醛树脂或歧化松香或烷基酚醛树脂。

7.如权利要求2所述的改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，所述填料为纳米二氧化硅。

8.如权利要求1至7任一所述的改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的应用，其特征在于，将改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物作为木材、人造板、塑料、金属的粘合剂。

技术总结本发明公开了一种改性苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯三嵌段共聚物及其制备方法和应用，制备该共聚物所需原料按重量份配比是：苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯三嵌段共聚物80～150份、小分子共聚单体10～40份、有机溶剂500～1000份、引发剂1～7份、增粘树脂20～60份、填料5～25份。制备工艺是：将苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯三嵌段共聚物和有机溶剂加入到反应容器中，升温至40～55℃溶解1～3h，再加入小分子共聚单体溶解1～3h，再加入引发剂，升温至65～75℃保温反应2～4h，再降温至室温，再加入增粘树脂和填料搅拌至未明显颗粒沉淀，即得到改性苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯三嵌段共聚物。本发明方法得到的改性苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯三嵌段共聚物具有良好的粘接强度、机械性能、热稳定性和耐水性，能够有效提高胶接材料的粘附稳定性，且具有无甲醛挥发，易于操作等优点，可作为木材、人造板、塑料、金属等材料的粘合剂。技术研发人员：赵双良,高伟,李泽权,刘明,曹文豪,危增曦,张专,秦志永,刘志高,陈博,莫柳婷,孙倩受保护的技术使用者：广西大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29