橡胶%2f淀粉%2f丙烯酸钠吸水复合材料的制备及其性能的研究

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1、摘要橡胶／淀粉／丙烯酸钠吸水复合材料的制备及其性能的研究橡胶吸水材料作为一种新型功能高分子材料，拥有独特的弹性密封止水和吸水膨胀以水止水的双重特性，在防水密封材料、土壤改良剂、水敏传感器及医用生物材料等方面有着广阔的应用前景，近年来备受人们的青睐。本文旨在探索具有优异性能的橡胶／淀粉(starch)／N烯酸钠(NaAA)吸水复合材料的制备方法并考察影响其性能的因素。主要工作如下：1、针对丁腈橡胶(NBR)体系，着重研究了淀粉和丙烯酸钠的添加方式对复合材料性能的影响。淀粉以直接添加和共沉法两种方式加入，丙烯酸钠则通过直接添加和原位反应生成两种方式

2、加入。淀粉共沉法加入且丙烯酸钠直接加入方式所制备的复合材料的力学及吸水性能较好。考察了DCP用量、浸水时间和浸水温度对共沉法NBR／starch／NaAA复合材料吸水性能的影响，结果表明：随着DCP用量的增加材料吸水性能逐渐降低；直接加入NaAA时，材料AV随浸水时间、浸水温度的增加而增加，而NaAA原位加入时，材料AV随浸水时间和浸水温度都达到了一个平衡后下降，由FT—IR和SEM分析知主要由于吸水组分的析出造成。相对于共沉法，喷雾法材料的力学性能与之相当但吸水性能未有所提高，虽操作有所改善但该方法花费实验时间太长。总体来看，丁腈橡胶体系制备

3、的材料吸水性能和扯断伸长率都有待提高。2、针对氯丁橡胶(CR)体系，重点研究了淀粉与氯丁橡胶之间可能发生的反应。结果表明，通过测定复合物的硫化行为和热效应以及观察硫化胶切表面的形态证实了氯丁橡胶分子链上的烯丙基氯基团和淀粉分子中的羟基基团两者发生了反应。之后考察了不同用量的淀粉、丙烯酸钠和引发剂DCP对直接共混法氯丁橡胶／淀粉／丙烯酸钠复合材料性能的影响。结果表明：淀粉的添加提高了复合材料的力学性能，但却降低了材料的吸水性能；将其和添加粘土的材料进行了性能对比，淀粉在力学和吸水性能上均优于粘土。丙烯酸钠的加入大大提高了复合材料的吸水性能。随着D

4、CP用量的增加，复合材料的力学性能下降，但吸水性能在DCP用量为1．0phr时达到最大值。复合材料吸水后拉伸强度大大降低，主要源于材料内部所吸收的水分起到了增塑剂的作用。复合材料浸水前后的形态由光学透射显微镜(OTM)予以表征，结果表明淀粉在材料内部具有较好的分散而且材料的吸水性能主要源于聚丙烯酸钠。3、考察了氯丁橡胶的结晶度和制备方法对CR／starch／NaAA复合材料性能的影响。CR．A90、CR．210和CR-3211胶乳结晶能力依次降低，对前两种基体采用直接共混法工艺，CR．3211则采用共沉法工艺。结果表明：在力学性能方面，低结晶度

5、的CR-3211采用共沉法制备的材料最好，高结晶度共混法CR．A90次之，CR．210最差；在吸水性能方面，中等结晶度的CR210最好，达到了599％，高结晶度CR．A90最低为301％，CR．321l胶乳为349％；质量损失率，CR胶乳

6、，考察了引发齐IJDCP用量对材料性能的影响。结果表明：随着DCP用量的增加，材料的交联密度增加，硫化时间缩短，力学性能降低，但吸水性能逐渐提高，质量损失率随之减少。综合力学和吸水性能，DCP最佳用量为1．5phr，此时材料体积吸水率为615％，和NaAA用量20phr时的349％相比，有了较大的提高。采用OTM观察了材料浸水前后的微观结构，糊化淀粉存在少量凝聚，在DCP用量为2．25phr时材料的体积吸水率最高，达到了703％。该种方法制备的材料吸水均匀性好，吸水后表面非常平整。关键词：丁腈橡胶，氯丁橡胶，淀粉，丙烯酸钠，吸水性能，力学性能，

7、形态ABSTRACTPREPARATIoNANDPRoPERTIESoFWATEl0ABSoRBINGRUBBERCoMPoSITESFILLEDWITHSTARCH，ANDSODIUMACRYLATEAsanovelfunctionalmaterial，thewater-absorbingrubbercompositecanstopwaternotonlythroughelasticsealingbutalsobyswellinginwater，possessingwideapplicationsinsealingmaterials，soil

8、-improvingagents，watersensorsandbiomedicalmaterials，receivingmoreandmoreatt