SIS-g-BMA热降解动力学研究

　　热塑性弹性体苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物(SIS)具有高弹性、易加工、余料可重复利用、模量低、熔融粘度低、室温具有硫化胶性质、高温呈现可塑性和低温柔软性能好等特点,被广泛应用于粘合剂、热熔压敏胶、涂料、塑料改性和寒冷地区的沥青改性等方面[1,2]。通过接枝改性的方法在SIS分子主链上引入带有柔性基团的极性单体,制成同时含有非极性和极性大基团的物质,可以显著改善其初始粘合性能,提高对极性材料的粘合力,直接用作压敏胶[3-6]。本工作采用热重分析法(TG)和差示热重分析法(DTG)研究SIS与甲基丙烯酸丁酯(BMA)的接枝共聚物(SIS-g-BMA)在氮气和氧气气氛中的热降解过程,确定其热降解机理和热降解动力学参数。

　　1 实验

　　1.1 原材料

　　SIS,牌号1105,中国石化巴陵石油化工有限责任公司产品;BMA,化学纯,中国医药集团上海化学试剂公司产品;过氧化苯甲酰(BPO),分析纯,湖北大学化工厂产品。

　　1.2 试验仪器

　　STA409-PC型热分析仪,德国耐驰公司产品;JJ-1型定时电动搅拌器,江苏金坛市正基仪器有限公司产品;电热恒温水浴锅,北京泰克仪器有限公司产品;全自动电光分析天平,湖南湘仪天平仪器厂产品;电热恒温干燥箱,山东潍坊医药股份有限公司医疗机械厂产品。

　　1.3 试样制备

　　将甲苯与乙酸乙酯混合溶剂放入四颈烧瓶中,加入一定量的SIS,浸泡一段时间使其完全溶解,在电动搅拌下,加热升温至适宜温度,滴加溶有引发剂BPO的BMA溶液,反应3.5~4 h后降温出料[4,5]。准确称取胶液10 g左右,于80e恒温干燥箱中干燥至质量恒定,然后用索氏提取器经异丙醇回流提取12 h左右,干燥至质量恒定,即得接枝共聚物SIS-g-BMA。

　　1.4 测试分析

　　TG和DTG分析在热分析仪上进行,测试条件为:试样质量约10 mg;气体流速40mL#min^-1(氮气) ,20 mL#min^-1(氧气);升温速率(B) 10 K#min^-1,温度范围 室温~1 000 K。

　　2 结果与讨论

　　2.1 热降解过程分析

　　SIS-g-BMA的TG、DTG和差示扫描量热分析(DSC)曲线分别如图1~3所示。

　　由图1和2可以得到热降解过程的温度(T)与降解率(A)和质量变化速率(-dA/dt)的对应数值(见表1和2)。若质量保持率为M,该步骤的最大降解率为AM,则A=(1-M)/AM。

　　由图1可见,SIS-g-BMA在氮气气氛中的热分解分二步完成,第1步热降解温度范围为398~739 K,质量损失率为93.7%,最大热降解速率温度为658.2 K,DSC曲线在此范围内没有明显的热效应;第2步热降解温度范围为739~945 K,质量损失率为6.3%,对应的DSC曲线在此范围内出现较宽的放热峰,可能是由分解产物之间的反应引起的。