苯乙烯系热塑弹性体主要包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段共聚物和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物。它们具有良好的拉伸性能、耐低温性能、透气性、易加工性等,被广泛应用于制鞋业、粘合剂、沥青和树脂的改性剂等领域。但是SBS和SIS共同存在的一个缺点就是分子极性小,导致其耐油性和耐溶剂性差,对极性材料的相容性和粘附性也不好,限制了其应用范围。通过环氧化改性在其分子链上引入环氧基,不仅制备方法简单,而且环氧基的引入可以提高其分子极性和内聚强度。国内外有不少关于天然橡胶、丁苯橡胶以及丁基橡胶的环氧化报道,而对SBS特别是SIS却鲜少有系统深入的环氧化研究。本论文采用相转移催化剂,以甲酸和过氧化氢原位生成的过氧甲酸对SBS和SIS进行环氧化改性,制备了不同环氧基质量分数的系列环氧化SBS(ESBS)和环氧化SIS(ESIS)。研究了ESBS和ESIS的结构和性能,分析了环氧化反应过程中的机理。采用差示红外光谱分析了ESBS和ESIS的热氧老化行为及机理,找到了合适的抗氧剂。以ESIS和ESBS为基体树脂,制备了极性的热熔压敏胶,对其在不同极性基材上的粘接性能进行了研究。论文的研究内容和成果包括如下四点： 第一、采用甲酸和过氧化氢原位生成的过氧甲酸对SBS和SIS进行环氧化改性,通过控制原料摩尔配比以及反应温度、反应时间、质量浓度等工艺条件,制备了不同环氧基质量分数的系列ESBS和ESIS。当mol(C=C)/mol(HCOOH)/mol(H2O2)=1/0.5/0.6,反应时间为2.0h,反应温度为60℃,SBS的质量浓度为0.12g/mL时,ESBS的环氧基质量分数达到了18.1％。当mol(C=C)/mol(HCOOH)/mol(H2O2)=1/0.3/0.6,反应时间为2.5h,反应温度为65℃,SIS的质量浓度为0.12g/mL时,ESIS的环氧基质量分数达到了15.3％。在SBS和SIS的环氧化反应体系中,加入三辛基甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇等相转移催化剂,有利于ESBS和ESIS环氧基质量分数的提高。其中,三辛基甲基氯化铵的效果最好,1.0％和1.5％的加入量分别能使ESBS和ESIS的环氧基质量分数从18.1％和15.3％提高到20.1％和17.8％,且副反应程度明显降低。 第二、FT-IR及1H-NMR分析表明,在环氧化反应过程中,SBS分子中聚丁二烯链段上C=C双键的反应活性大小次序为：顺-1,4-结构>反-1,4-结构>1,2-结构；SIS分子中聚异戊二烯链段上C=C双键的反应活性大小次序为：顺-1,4-结构>反-1,4-结构>3,4-结构。GPC分析表明,SBS和SIS在环氧化过程中,随着环氧基逐渐取代C=C双键使得其分子量变大的同时,还伴随有部分分子链的断裂而生成较低分子量的产物,分子量分布变宽。随着环氧基质量分数的提高,ESBS和ESIS会发生C=C双键或环氧基引发的分子间偶联反应,ESBS的交联程度大于ESIS,容易形成交联不溶物。ESBS分子链上的聚丁二烯链段被环氧化后,玻璃化转变温度从-79.9℃提高到-33.4℃,SIS分子链上的聚异戊二烯链段被环氧化后,玻璃化转变温度从-45.3℃提高到10.9℃。与SBS和SIS相比,随着环氧基质量分数的提高,ESBS和ESIS在非极性油类中的耐油性得到了明显改善,其力学性能和熔体流动性都得到了不同程度的提高。ESBS的耐热性较SBS有小幅下降,而ESIS的耐热性较SIS有所提高。 第三、采用差示红外光谱对ESBS及ESIS的热老化和热氧老化行为进行了研究。讨论了抗氧剂对ESBS和ESIS耐热氧老化性能的影响。结果表明,在热氧老化初期,主要是以环氧基的开环为主,而后期则以C=C双键的破坏为主。在热老化及热氧老化过程中,C=C双键的稳定性均好于环氧基。随着老化时间的延长,ESBS和ESIS分子链上的C=C双键、环氧基、甲基、亚甲基、次甲基等基团会逐渐减少,同时生成醛、酮、醚、羧酸等。相对于热老化而言,热氧老化对ESBS和ESIS分子结构破坏的程度更大一些。Irganox 1010和Irgafos 168的复合体系能够有效提高ESBS和ESIS的抗热氧老化性能。 第四、以ESIS为基体树脂,配合SIS、增粘树脂E-2203LC、软化剂和复合抗氧剂等制备了具有优良综合性能的热熔压敏胶。研究了ESIS的用量对压敏胶初粘力、持粘力以及在PE、PVC和不锈钢三种不同极性基材上的剥离强度的影响。随着ESIS用量的增加,压敏胶的持粘力得到明显提高。当基材为非极性的材料PE时,剥离强度随着ESIS用量的增加而下降；当基材为极性的材料PVC和不锈钢时,剥离强度随着ESIS用量的增加先提高后又下降。当ESIS的质量份数从0份提高到40份时,压敏胶的持粘力从21.0h提高到64.7h,在PVC和不锈钢基材上的剥离强度分别从15.3N/25mm和15.4N/25mm提高到了23.8N/25mm和25.6N/25mm。