[发明专利]一种降低聚苯乙烯熔体黏度的方法

摘要

一种降低聚苯乙烯熔体黏度的方法，属于化工与材料技术领域。首先通过静电相互作用，将含有三硫酯基团的阳离子链转移试剂修饰在多金属氧簇表面，得到多金属氧簇复合物；进而，通过可逆加成‑断裂链转移聚合反应，将聚苯乙烯接枝到上述复合物的外围，得到以多金属氧簇为核、以聚合物为臂的星型聚合物；最后，以星型聚合物作为纳米填料，通过溶液共混法将其复合到聚苯乙烯基体中，实现熔体黏度的降低。本方法的原理是通过多金属氧簇表面聚合物链与聚苯乙烯基体的相容性，将星型聚合物引入聚苯乙烯缠结网络，促使聚苯乙烯链在剪切条件下发生解缠结，从而降低聚苯乙烯熔体黏度。该方法可以有效降低聚苯乙烯熔体在剪切速率从零切至10⁵rad·S^‑1条件下的黏度。

主权项

1.一种降低聚苯乙烯熔体黏度的方法，其步骤如下：(1)多金属氧簇复合物的制备将阳离子链转移试剂溶解在50～100mL的三氯甲烷中，浓度为2～4mg/mL；将多金属氧簇溶解在50～100mL二次水中，浓度为1.5～3mg/mL；在剧烈的搅拌条件下，将阳离子链转移试剂的三氯甲烷溶液加入到多金属氧簇的水溶液中，阳离子链转移试剂与多金属氧簇的摩尔比为5～5.8：1，确保反应过程中阳离子链转移试剂被完全消耗；搅拌0.5～2h后，停止反应，静置分层，有机相用二次水洗涤3～5次至中性，取出有机相，通过旋转蒸发除去溶剂，即得到纯净的多金属氧簇复合物；(2)星型聚合物的制备取步骤(1)中所制备的多金属氧簇复合物0.2g，取苯乙烯1～6mL和N,N‑二甲基甲酰胺2～2.5mL混合均匀，用该混合溶液将多金属氧簇复合物完全溶解，再加入到2～6mg偶氮二异丁腈中，混合均匀；在密闭条件下，将上述反应体系进行冷冻‑抽真空‑充氮气操作，反复3～5次，将反应体系内的空气完全置换为氮气；然后在氮气保护条件下，油浴加热至65～75℃，反应8～24h；反应结束后，在液氮中迅速冷却，终止反应，同时撤去氮气保护，将粗产物在100～200mL甲醇中进行沉淀，离心后产物用甲醇洗涤3～5次，然后在无水乙醚中反复沉淀3～5次，即得到纯净的星型聚合物；(3)星型聚合物与聚苯乙烯的复合及黏度改性取步骤(2)中所制备的星型聚合物1～40mg，将其完全溶解在0.2～0.5mL的三氯甲烷中；取聚苯乙烯50mg，将其完全溶解于0.5～1mL的三氯甲烷中；将星型聚合物的三氯甲烷溶液逐滴加入到聚苯乙烯的三氯甲烷溶液中，继续搅拌0.5～2h，使其混合均匀；将混合溶液平铺在聚酰亚胺基底上，在室温条件及三氯甲烷气氛下，使溶剂缓慢挥发48～72h形成复合薄膜，再置于真空干燥箱内完全除去溶剂，即得到星型聚合物与聚苯乙烯的复合材料，从而实现聚苯乙烯基体熔体黏度的降低；所述阳离子链转移试剂的结构式如下所示：所述阳离子链转移试剂的制备步骤如下，①取正丁硫醇3～5g和三乙胺3～6g溶解在50～200mL二氯甲烷中，在冰水浴和氮气保护条件下，取二硫化碳3～5g加入到上述混合溶液中，冰水浴条件下搅拌20～30min，取2‑溴丙酸5～9g加入到上述溶液中，室温下搅拌3～5h；旋转蒸发除去溶剂后粗产物溶解在正戊烷中，再加入150～250mL、质量分数10～20％的盐酸酸化，然后用二次水洗至中性，旋转蒸发除去溶剂后粗产物在石油醚中重结晶，得到纯净的产物A；②取11‑溴‑1‑十一醇1～3g，溶解在乙醇中，取三正辛胺1～3g，加入到11‑溴‑1‑十一醇的乙醇溶液中，在70～80℃的油浴条件下冷凝回流，反应48～72h，旋转蒸发除去溶剂后粗产物在乙醚中重结晶，可得到纯净的产物B；③取1～3g产物A和2～9g产物B共同溶解在50～200mL的二氯甲烷中，在冰水浴的条件下搅拌20～30min，向该溶液中加入1～4g的二环己基碳二亚胺，搅拌20～30min；取4‑二甲氨基吡啶30～60mg，加入到该反应体系中，搅拌20～30min，撤去冰水浴，室温下搅拌至溶液颜色为亮黄色停止；过滤除去沉淀，柱层析分离得到纯净的阳离子链转移试剂。