高弹性杜仲胶的制备与性能研究

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1、2019届研究生硕士学位论文分类号：学校代码：10269密级：学号：51140606193EastChinaNormalUniversity硕士学位论文MASTER’DISSERTATION论文题目：高弹性杜仲胶的制备与性能研究院系:化学与分子工程学院专业:高分子化学与物理研究方向:高性能聚合物材料指导教师:谢美然教授学位申请人:康军莉2018年9月完成2019master’thesisStudentID:51140606193InstitutionCode:10269EastChinaNormalUni

2、versityTitle:StudyonPreparationandPropertiesofHigh-ElasticityEucommiaUlmoidesGumDepartment:SchoolofChemistryandMolecularEngineeringMajor：PolymerChemistryandPhysicsDirection：HighperformancepolymermaterialsSupervisor：ProfessorMeiranXieCandidate：JunliKangCom

3、pletedinSeptember2018华东师范大学硕士学位论文康军莉硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称单位备注王庚超教授华东理工大学主席黄兴溢教授上海交通大学贺小华教授华东师范大学华东师范大学硕士学位论文摘要近年来，杜仲胶作为一种具有一定开发潜力和商业前景的天然高分子材料受到了科研工作者的广泛关注。本研究课题探索了高弹性杜仲胶的制备方法，基于三唑啉二酮(TAD)的Alder-ene反应，对杜仲胶主链中的双键进行烯基加成改性，降低杜仲胶分子链的结晶性，从而合成了一种在室温下具有高弹性的改性杜仲胶，并

4、对其物理性能和力学性能开展了相关研究。具体研究内容和结果如下：在第二章中，首先合成出三种不同的三唑啉二酮改性剂，将其用于杜仲胶以及降解杜仲胶的改性。杜仲胶的改性，是TAD通过经典的Alder-ene反应对杜仲胶主链中的双键进行加成改性，并借助GPC考察产物的分子量。利用不同改性剂对不同分子量的杜仲胶进行Alder-ene反应，通过NMR、IR、GPC和UV-vis对所得产物的结构进行测试。NMR、UV-vis和IR图谱显示，经过Alder-ene反应，得到了不同于杜仲胶的产物。GPC结果表明，由改性剂引入

5、的脲唑侧基上的氢键，导致了产物分子量远小于理论分子量，从侧面印证了杜仲胶的改性程度是随着改性剂增加而加强的。最后，对产物的热性能、结晶性能和力学性能，进行了分析和讨论。通过TGA、DSC、WAXD和拉伸测试，对得到的产物进行性能研究。TGA的结果表明，杜仲胶分子量的大小与其热稳定性是呈正相关的。DSC数据表明，单官能改性剂与杜仲胶发生Alder-ene反应后，得到的改性杜仲胶的玻璃化转变温度有所提高，且改性杜仲胶的玻璃化转变温度随单官能改性剂用量的增加而提高。通过DSC和WAXD对改性杜仲胶的结晶性能进行

6、分析，改性杜仲胶主链上碳-碳双键的位置移动异构，结晶度降低，性能靠近天然橡胶。通过拉伸性能测试获取了改性杜仲胶的力学性能，结果表明，随着改性剂用量增加，反应所得产物的断裂伸长率先增加后减少，而产物的抗拉强度持续下降。杜仲胶随着放置时间的增加，反式双键发生氧化反应，转变成分子量明显减小的降解杜仲胶。改性杜仲胶与改性降解杜仲胶的拉伸结果表明，降解的杜仲胶力学性能比杜仲胶差，从而证明力学性能与分子量的密切关系。研究表明，Alder-ene反应可以通过改变杜仲胶的主链结构，从而改变其物理和化学性质，最终得到可以在

7、室温下性能高于杜仲胶的新材料。由于杜仲胶中反式碳-碳双键并不稳定，氧化降解使分子量变小，因此通过扩大杜仲胶分子量的方式，来探索进一步改进其性能的可能性。根据Alder-ene反应，首先用双华东师范大学硕士学位论文官能改性剂bisTAD将杜仲胶进行扩链反应，通过GPC测得扩链杜仲胶的分子量增加，并从热性能、结晶性能和力学性能三方面指标对扩链杜仲胶的性能进行探讨。发现随着改性剂的增加，扩链杜仲胶的玻璃化转变温度低于杜仲胶，结晶度降低，力学性能提高。其次使用单官能的改性剂对扩链杜仲胶继续进行改性，得到改性扩链杜

8、仲胶。通过对改性扩链杜仲胶的性能进行探索，得到断裂伸长率更高的橡胶。另外，由于改性剂使杜仲胶侧链引入氢键，且改性杜仲胶的氢键与甲醇相互作用，对力学性能的影响更加明显，进一步考察了残留溶剂含量对改性扩链杜仲胶力学性能的影响。研究表明，残留溶剂越多，断裂伸长率越高，但抗拉强度有所降低。最后，通过单官能改性剂对合成杜仲胶和天然橡胶进行改性，发现Alder-ene反应能使含有不饱和双键橡胶的力学性能得到改善。本论文旨在初步探索化学改性