原位合成丙烯酸盐制备吸水膨胀橡胶及其性能的研究

《原位合成丙烯酸盐制备吸水膨胀橡胶及其性能的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、上海交通大学博士学位论文原位合成丙烯酸盐制备吸水膨胀橡胶及其性能的研究姓名：任文坛申请学位级别：博士专业：材料学指导教师：张隐西20040501上海交通大学博士学位论文-原位合成丙烯酸盐制备吸水膨胀橡胶及其性能的研究摘要丙烯酸盐MeAA是不饱和羧酸盐的一种典型同系物它含有碳-碳双键-nC=C官能团和羧基-COO离子基团两个反应活性中心众所周知吸水膨胀橡胶是在橡胶基体材料中引入丙烯酸钠丙烯酰胺等亲水性官能团或亲水性组分制成的传统的制备方法可分为化学法和物理共混法相比之下通过在橡胶基体中原位合成聚丙烯酸盐来制备吸水膨胀橡胶的方法在制

2、备工艺和材料性能方面更有优势它是一种制备吸水膨胀橡胶的新方法因此对原位合成丙烯酸盐改性橡胶及其性能进行系统研究是一项十分新颖而倍受关注的课题为此本论文通过金属氢氧化物或氧化物(MeOH或MeO)与丙烯酸(AA)在橡胶基体中发生中和化学反应原位合成出了丙烯酸盐将所得混炼胶在高温下用有机过氧化物进行硫化制得了力学性能和吸水膨胀性能良好的吸水膨胀橡胶研究了丙烯酸盐和橡胶种类有机过氧化物用量,丙烯酸盐理论生成量对混炼胶硫化性能硫化胶力学性能和吸水膨胀性能的影响同时在实验研究的基础上深入研究了材料的吸水膨胀行为吸水膨胀机理吸水动力学模型以

3、及吸水状态等特性为了说明材料结构与性能的关系也对原位合成丙烯酸盐过程的化学反应特性原位合成丙烯酸盐改性橡胶材料的化学结构和形态结构进行探讨首先通过丙烯酸AA与氢氧化物或氧化物的中和反应在氯化聚乙烯橡胶CPE中进行了原位合成丙烯酸锂LiAA丙烯酸钠NaAA丙烯酸钾KAA丙烯酸镁MgAA丙烯酸锌ZnAA等不同丙烯酸盐的实验研究对比各种原位合成丙烯酸盐MeAA的改性作用根据对比实验的结果选取NaAA和LiAA分别以丁腈橡胶NBR丁苯橡胶SBR氯丁橡胶CR顺丁橡胶(BR)三元乙丙橡胶(EPDM)天然橡胶(NR)氯化聚乙烯CPE等橡胶为基

4、体材料探讨了原位合成NaAA和LiAA对各种橡胶的改性效果实验I上海交通大学博士学位论文-结果表明与原位合成KAAMgAA和ZnAA相比原位合成LiAA和NaAA对CPE橡胶具有较好的改性作用其混炼胶的硫化速度快硫化程度高当其含量为30份时硫化胶拉伸强度可达30MPa左右硫化胶吸水膨胀速度快浸水24小时后原位合成LiAA和NaAA改性CPE硫化胶的吸水膨胀率分别可超过120%和85%含有各种原位合成丙烯酸盐CPE硫化胶的吸水膨胀率按如下顺序变化LiAANaAAKAAMgAAZnAA纯CPE硫化胶原位合成NaAA和LiAA对CPE

5、NBREPDMCRNRSBR和BR等橡胶都有不同程度的改性作用其中原位合成LiAA改性的NBR硫化胶的吸水膨胀性率最高原位合成NaAA改性的EPDM硫化胶力学和吸水膨胀性能也比较好原位合成NaAA和LiAA改性CPE硫化胶的力学性能最好吸水膨胀性能也比较好基于上述对比实验的的结果着重针对三元乙丙橡胶(EPDM)丁腈橡胶NBR和氯化聚乙烯CPE等三种典型的橡胶考察了有机过氧化物(DCP)用量原位合成NaAA或LiAA含量及酸碱摩尔配比对硫化胶性能的影响从实验结果可以看出在以上原位合成丙烯酸盐改性橡胶的配合体系中随着NaAA或LiA

6、A含量的增大硫化速度硫化程度吸水膨胀性能和力学性能均有提高DCP用量增大导致吸水膨胀率下降但仍然可提高硫化特性和力学性能同时硫化胶的力学性能和吸水膨胀性能在很大程度上取决于酸碱摩尔比过量的AA会给硫化胶的性能带来不利的影响但碱稍微过量MeOH/AA摩尔配比为1.0~1.1对硫化胶的性能影响并不大原位合成NaAA和LiAA对于CPE橡胶具有很大的增强作用当NaAA含量和DCP用量分别为10份和1.0份时硫化胶的拉伸强度可超过30MPaLiAA含量和DCP用量分别为10份和1.0份时硫化胶的拉伸强度可达20.3MPa硫化胶具有较好的

7、吸水膨胀性能两种硫化胶的吸水膨胀率均可超过200%通过在EPDM中原位合成NaAA制备出了EPDM吸水膨胀橡胶其最大吸水膨胀率可达300%以上原位合成LiAA改性的NBR不但具有较好的力学性能而且还具有很好的吸水膨胀性能其硫化胶吸水膨胀率可达800%以上拉伸强度高于12MPa对硫化胶在不同条件下的吸水膨胀性能吸水膨胀机理和吸水膨胀过程的动力学等特性进行了研究结果说明电解质水溶液对原位合成丙烯酸盐改性硫化II上海交通大学博士学位论文-胶的吸水膨胀过程有影响原位合成丙烯酸盐改性CPE硫化胶在电解质水溶液中的吸水膨胀率比在去离子水中低

8、得多浓度越高这种效应就越强烈温度提高可使硫化胶的吸水膨胀速度提高在常温到60之间吸水膨胀率随着温度的提高而增大但超过60平衡吸水膨胀率则随着温度的提高而降低硫化胶的吸水膨胀过程并不是单一的菲克扩散其中还包括聚丙烯酸盐和橡胶分子链的松弛在吸水膨胀的起始阶段菲克扩散