顺式1,4-聚丁二烯的流变性质——Ⅱ.生胶的包辊性能

研究了四种催化体系的高顺式1,4-聚丁二烯生胶包辊性与温度及辊距的关系。流动曲线由连续变为不连续的临界温度可用作判断包辊性的一种依据,临界温度愈高,则2-3区转变温度也愈高即包辊性也愈好。但长链支化对包辊性,特别是在宽辊距时,有一定影响。对此现象的原因进行了推测。     

顺-1,4-聚丁二烯的工艺性质——Ⅰ.钛盐催化聚合顺-1,4-聚丁二烯的性质

研究了用钛盐催化剂制备而具有不同分子量的顺-1,4-聚丁二烯的性貭。 各种具有不同分子量的顺-1,4-聚丁二烯生胶的性貭很相似:(1)凝胶含量低于1％,(2)玻璃化温度在—110至—114℃之间,(3)顺-1,4结构含量在93至97％(表1A)。但门尼粘度则随[η]值而激增(图1)。从生胶的应力-应变曲线可见各种顺-1,4-聚丁二烯样品在拉伸时并没有结晶现象(图2)。 顺-1,4-聚丁二烯在滚筒上的加工性能对配炼温度极敏感。在25℃,40℃和60℃滚筒温度下的加炭黑配炼试验中,发现唯有在25℃下配炼才得到光滑的混合物,由此可制得抗张强度超过200公斤/厘米~2的硫化物中,如果配炼系在40℃或60℃下进行,则顺-1,4-聚丁二烯趋向于破碎(图4),得不到光滑的混合物,由此而制得的硫化物丧失抗张强度(图3)。 根据下列试验结果:(1)将顺-1,4-聚丁二烯分别在25℃,40℃和60℃下进行素炼,在素炼过程中都不产生疑胶,无明显的降解(图6),又素炼后链节结构并无变化(表3);(2)温度对滚炼的影响是可逆的(表4)。我们认为,在40℃或60℃下配炼得到的硫化物之所以丧失抗张强度可能由于炭黑没有均匀分散。从合炭黑硫化物断面的显微镜照片亦可看到在25℃下配炼的硫化物确不同于在40℃和60℃下配炼者(图5A)。 当含炭黑硫化物的定伸强度(M_(300％))超过60公斤/厘米~2     

四碘化钛-三異丁基铝催化体系制备顺式-1,4-聚丁二烯——Ⅰ.催化剂的活性和聚合物的性质

研究了丁二烯在苯中有四碘化钛-三异丁基铝催化剂的存在下的聚合。发现这一催化体系的活性取决于Al/Ti比和聚合温度。对每一四碘化钛用量出现一具有最高活性的“临界Al/Ti此”;低于这一Al/Ti比,活性完全消失;高于这一Al/Ti比则活性逐渐降低(图2)。 增加Al/Ti可以减慢聚合速度而不影响最终转化率(图3);因此,可以利用Al/Ti来控制这一聚合反应以防止反应混合物的积热现象(图4)。 这一催化体系的优点是不论在任何条件下,包括催化剂组成(例如Al/Ti)和聚合条件(例如温度),聚合物都不合凝胶,而顺-1,4-结构含量总能在90％以上(表2)。 聚合物的分子量取决于两个主要因素:四碘化钛用量和聚合温度;增加四碘化钛用量和升高聚合温度都降低分子量(图5和图6)。Al/Ti对分子量的影响则不甚明显(图6)。 用这种催化剂制得的顺-1,4-聚丁二烯的分子量分布很窄(图7);因此,虽然这是一个非均相催化体系,它的活性中心可能比较单纯,大概不会含有多种活性中心。     

交联1,4—顺式聚丁二烯的取向结晶

用ＷＡＸＤ和ＳＡＸＳ研究交联１，４－顺式聚丁二烯的取向结晶。结果表明：该试样在拉伸状态时，形成折叠链片晶，而不是伸直链纤维晶。片晶之间断产生新的片晶，使长周期减小，并且片晶的横向尺寸不断增大，由此导致结晶度增大。     

端羟基液体聚丁二烯的流变性质

本文研究了端羟基液体聚丁二烯(丁羟)的流变性质,它是剪切速率、温度和分子量的函数。测量是在HAAKE RV2锥板式粘度计上进行的,温度15—70℃,剪切速度0—2,275s^-1。 当丁羟本体粘度小于1Pa•s,剪切速率低于650s^-1时,其流动行为基本为牛顿型,在其它条件下则为非牛顿型。当丁羟分子量在1,000—5,600范围内,其本体粘度与温度关系符合经验公式:logη_a=A+B/T。我们也确立了本体粘度与数均分子量的关系,在20℃时η_a=2.09×10^-8M_n^2•52,在25℃时为η_a=1.14×10^-8M_n^2•55。     

稀土顺-1,4聚丁二烯结晶度计算

本文根据X-射线衍射强度理论,定义了结晶度计算公式的校正因子,对大角X-射线衍射(WAXD)图谱,按图解分峰法导出了Ln-PB结晶度计算公式。木文所讨论的方法可适用于其它晶性高聚物结晶度计算。     

顺-1,4-聚丁二烯的热氧化——Ⅳ.自催化过程中的有效支链反应动力学

1.根据烃类在自动催化氧化过程中的退化支链反应机理;并考虑到过氧化氢物的分解既可生成游离基,也可形成稳定产物;同时还考虑到高分子固体的反应特征,其中终止反应应包括单基终止这一步骤,因之本文作者重新推导在一定温度下聚合物吸氧动力学的方程式如下: lnV_t/V_∞/(1-V_t/V_∞)=(αk_3N_0-yk_5)_t+C其中α=xk_7/(xk_7+(1-x)k_8);x为支化分数,y为单基终止分数。 V_t——在时间为t时聚合物的吸氧量(毫升O_2/克聚合物); V_∞——聚合物在整个吸氧过程中的极限吸氧量(毫升O_2/克聚合物); k_7及k_8——过氧化氢物分解成游离基及生成稳定产物的速度常数; k_5及k_6-——链的单基及双基终止速度常数; k_3——链的增长速度常数。 2.上述方程式可用顺-1,4-聚丁二烯在不同实验温度和不同品种及浓度的添加剂存在时的吸氧数据来验证,因为这些可变因素可以直接影响α及y值的变化,而这些数值反映了自催化过程的有效支链反应程度。对于某一给定条件下所得的数据,若按上述方程式作lnV_t/V_∞/(1-V_t/V_∞)-t图便可得到两个不同的斜率,即反应的前期斜率较低,后期斜率较高,这假设为α及y值在反应前期及后期有所改变。因之,若以斜率较大者作基础,就可求得前后期不同斜率的比值γ_r,并可定义为有效支链反应程度的相对系数,     

环化顺1,4—聚丁二烯浓溶液的流动行为

大多数线型高聚物浓溶液的流动行为呈现非牛顿性，线型顺１，４－聚丁二烯亦然，而环化顺１，４－聚丁烯的浓溶液在浓度达１７．８％时仍表现为牛顿流体。ＣＢＲ溶液的临界缠结浓度明显地高于ＬＢＲ、ＣＢＲ分子链间的缠结效应比ＬＢＲ弱得多。这是ＣＢＲ的分子链结构特征所致。     

辐射交联顺1,4-聚丁二烯的NMR研究

用１３Ｃ ＮＭＲ方法,测定了辐射交联顺１,４ 聚丁二烯在室温下的自旋 晶格弛豫时间（Ｔ１）,核Ｏｖｅｒｈａｕｓｅｒ因子（ＮＯＥ）,和１３Ｃ ＮＭＲ线宽．以及凝胶本体１Ｈ ＮＭＲ的Ｔ１和Ｔ２弛豫时间,结果表明,辐射交联顺１,４ 聚丁二烯体系中,随着凝胶含量的增加各碳核质子的Ｔ１值变化很小,而—ＣＨ２—核的ＮＯＥ因子明显降低和１３Ｃ ＮＭＲ线宽增宽．以及１Ｈ ＮＭＲ的Ｔ１和Ｔ２表现的双指数弛豫特性反映了交联体系中大分子链段长程运动受阻以及饱和交联叔碳核—ＣＨ对链段运动的影响．     

辐射交联顺1,4-聚丁二烯的NMR研究

用１３ＣＮＭＲ方法,测定了辐射交联顺１,４聚丁二烯在室温下的自旋晶格弛豫时间（Ｔ１）,核Ｏｖｅｒｈａｕｓｅｒ因子（ＮＯＥ）,和１３ＣＮＭＲ线宽．以及凝胶本体１ＨＮＭＲ的Ｔ１和Ｔ２弛豫时间,结果表明,辐射交联顺１,４聚丁二烯体系中,随着凝胶含量的增加各碳核质子的Ｔ１值变化很小,而—ＣＨ２—核的ＮＯＥ因子明显降低和１３ＣＮＭＲ线宽增宽．以及１ＨＮＭＲ的Ｔ１和Ｔ２表现的双指数弛豫特性反映了交联体系中大分子链段长程运动受阻以及饱和交联叔碳核—ＣＨ对链段运动的影响．     

含反-1,4聚丁二烯链段的顺-1,4聚丁二烯橡胶的合成、鉴认和性能

顺-1,4聚丁二烯橡胶是合成橡胶中的第二大品种,具有耐磨、生热低等优点,是轮胎胎面胶的重要组成部分。本工作研究了含量少反-1,4聚丁二烯链段的顺-1,4丁二烯橡胶的合成、鉴认及其生胶、母胶和硫化胶的性能。     

稀土顺-1,4-聚丁二烯的搅拌溶液结晶

本工作研究了稀土顺-1,4-聚丁二烯(Ln-PB)的搅拌溶液结晶行为,发现当结晶温度为-15—-79℃、搅拌速度为180转/分时,经过一段时间,就有乳白色的丝状物缠绕在搅拌棒上.在电镜下可以看到,这些丝状物是由平行排列的纤维晶组成的.沉积在搅拌棒上的Ln-PB的量随结晶温度的下降而增加,大约在-65℃左右达到极大值.而后又随结晶温度的下降而减少.结晶温度愈高、沉积在搅拌棒上的Ln-PB的平均分子量愈高,分布愈窄,所以可利用搅拌溶液结晶的方法对Ln-PB进行分级.     

高顺式-1,4-聚丁二烯的结晶形态研究

用稀土催化剂得到的顺-1,4-聚丁二烯具有顺式含量高,支化度小及分子链结构规整性好等特点。在常温下为非晶态,但在低温下易于结晶,因而具有较高的力学性能。本文详细讨论了高顺式稀土顺丁生胶的低温结晶行为。用电子显微镜观察了在低温下球晶结构的形成及其分子结构规整性、结晶条件对结晶形态及结晶速率的影响。     

内应力对顺-1,4-聚丁二烯结晶的影响

本工作用线膨胀仪观察了顺-1,4-聚丁二烯(PB)生胶恒温及等速降温条件下的结晶行为,发现某些胶样在结晶前出现长度增加,而加热至结晶融化时出现长度收缩,随样品退火程度的增加所述现象逐渐减小,直至消失。本工作用含凝胶样品受外力作用后能产生内应力并生成束状结晶的模型来进行解释,其结果得到DSC的验证。     

刚性聚合物稀溶液流变性质的计算 Ⅰ.定常流动

本文采用多棒刚杆分子模型,用Galerkin法计算了聚合物稀溶液在定常剪切流、平面拉伸流、单轴拉伸流、单轴拉伸与剪切流相组合的复杂流动的流变学性质。计算结果表明,多棒刚杆分子模型有希望成为描述聚合物稀溶液流变性质的较为完善的分子模型。本文的研究不仅可使人们用分子模型来代替连续介质本构方程进行粘弹性流体复杂流动的数值模拟,而且也为探讨描述聚合物浓溶液的分子模型提供了一种新的途径。     

聚合物链构象的研究 Ⅰ.1,2-聚丁二烯的构象分析

本文应用Flory的链分子统计理论研究1,2-聚丁二烯的链构象,选择固定键长和键角的分子模型,计算构象能,构成势能面图,并由势能面的构型积分,得到了表征1,2-聚丁二烯链构象特征的统计权重矩阵.     

稀土催聚的顺-1,4-聚丁二烯的表征

本文研究了镧系稀土元素催化聚合的顺-1,4-聚丁二烯(Ln-PB),其顺式含量不小于97％,最近测得达99.8％,比过渡元素(如Ti,Co,Ni等)催聚为高,并可与铀催聚的U-PB相比拟.对Ln-PB的表征,文中考察了它与Ni等经典催聚的异同,结果认为稀土催化聚合的高顺-1,4-聚丁二烯的大分子以线性良好,不易缠结为其分子结构特征,导致稀溶液性质、结晶行为、本体粘度、应力松弛、屈服强度等性能与支化的Ni-PB相区别。     

辐射交联顺-1,4-聚丁二烯的网络结构特性和力学性能

本文根据Flory的溶胀理论和橡胶弹性理论,考察了顺-1 4-聚丁二烯辐射交联产物的化学网络和物理缠结网络结构特性及其对固体力学性能的影响。结果表明,交联产物的物理缠结网络密度远远大于化学交联网络密度。随着辐照剂量的增大,化学交联密度增高,物理缠结数下降。探讨了交联、缠结密度与Mooney-Rivlin方程的常数项C_1和C_2的关系。C_1来自化学交联网络的贡献;C_2来自物理缠结的贡献。物理缠结网络主要贡献于交联物体在小形变下的起始弹性模量G_0;化学交联网络则主要贡献于交联物体在大形变下的非线性弹性,即断裂强度(?)_B。     

顺-1,4-聚丁二烯的本体结晶和溶液结晶

以稀土催化剂聚合得到的聚丁二烯(Ln-PB)的顺式含量接近99%,支化度小,分子具有较高的规整性。本工作用电镜,线膨胀仪、体膨胀仪、DSC、GPC、X-光衍射等实验方法在较宽的分子量范围和结晶温度范围下对Ln-PB的本体结晶和溶液结晶行为进行了研究。     

刚性聚合物稀溶液流变性质的计算 Ⅱ.非定常流动

本文继续前一篇文章讨论描述刚性聚合物稀溶液流变性质的多棒刚杆分子模型,计算了应力发展的非定常剪切流动,结果表明,η~+将有所希望的“过冲”现象,且在无因次时间常数τ≥5后,流变性质达到定常均匀剪切流的结果,同时亦可方便地导得多球刚杆分子模型和无水学相互作用的刚性哑铃模型的结果。这些结果表明,此模型是较为完善的描述刚性聚合物稀溶液的分子模型。本文还对W_e≤0.7的情况作了深入的分析,比较了各阶近似解的计算结果。表明在W_e≤0.7时,用二阶近似解可代替高阶近似解计算,不会造成很大的误差,但可大大缩短计算时间。