丁腈橡胶的配位硫化与发泡材料研究
发布时间：2021-11-22 04:13
丁腈橡胶及其发泡材料因其特殊结构具有优异的耐油和耐热性,在国民经济和军事领域等都发挥着不可替代的作用,但是橡胶的不可回收性在一定程度上限制了它的应用,本文就橡胶的可重复加工性能进行研究,制备出兼具高强度和良好可重复加工性能的配位改性丁腈橡胶并对比了不同硫化方式下丁腈橡胶的发泡性能,不仅为开发新型橡胶硫化方式提供思路,也为丁腈橡胶发泡研究打下基础。本文通过金属配位键交联丁腈橡胶赋予其高强度和良好的可重复加工性能。首先采用过氧甲酸法对丁腈橡胶环氧化,再通过开环反应将多巴胺接枝到丁腈橡胶侧链中,随后引入Fe3+,形成Fe3+-儿茶酚基团配位键作为动态交联点连接离散的丁腈橡胶分子链形成配位交联网络。通过配位交联的丁腈橡胶具有优异的力学强度,如加入2.5 phr Fe3+的改性丁腈橡胶拉伸强度达到了8.93MPa,远高于目前大多数报道中的非共价超分子橡胶的强度。与此同时,由于金属配位键的可逆性,通过配位交联的丁腈橡胶具有区别于传统硫化橡胶的良好可重复加工能力,其二次加工的性能保持率达到了90%以上。本文研究了预硫化时间、发泡条件对...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NBR的结构式
第一章绪论3表1-2橡胶耐油耐热性能对照表Table1-2Theoilheatresistancecomparisonofrubber级别排行耐热性耐油性耐热+耐油★★★★★★★★VMQ硅橡胶FKM氟橡胶FKM氟橡胶★★★★★★★FKM氟橡胶NBR丁腈橡胶ACM丙烯酸酯橡胶★★★★★★ACM丙烯酸酯橡胶ECO氯醇橡胶ECO氯醇橡胶★★★★★ECO氯醇橡胶ACM丙烯酸酯橡胶CSM氯磺化氯乙烯★★★★EPDM乙丙橡胶CSM氯磺化氯乙烯VMQ硅橡胶★★★CSM氯磺化氯乙烯CR氯丁橡胶EPDM乙丙橡胶★★NBR丁腈橡胶NBR丁腈橡胶★CR氯丁橡胶1.1.3ACN的含量对丁腈橡胶性能的影响丁腈橡胶中，ACN含量的增加，橡胶链段中极性增大，分子链间的相互作用增强，于是刚性增大，这会导致丁腈橡胶的一些性能发生变化。与柔顺性呈正相关的如耐寒性与可加工性会随着ACN的含量增加而相应减弱；而耐油性、耐热性等性能会随之增强。图1-2展示了ACN的含量对丁腈橡胶性能的影响，因此在丁腈橡胶选用上可以根据需求选择不同含量ACN的丁腈橡胶。图1-2ACN含量与丁腈橡胶性能的关系[4]Fig.1-2TherelationshipbetweenACNcontentandnitrilerubberproperties
第一章绪论7图1-3Diels-Alder反应机理图Fig.1-3ThemechanismdiagramofDiels-Alderreaction当然除了可逆共价交联外，众多研究者们将目光投向改变交联键类型来解决硫化橡胶不可回收利用的世界难题；也有许多研究应运而生。如通过物理缠结、离子键、氢键以及配位键等相互作用形成具有交联网状结构的橡胶。其中离子键交联指橡胶分子连与金属离子以离子键形成交联网络结构，Basu团队[23]采用透射电镜发现了XNBR与氧化锌形成的离子交联橡胶具有相分离结构；Malmierca团队[24]采用核磁氢谱证明了XNBR与氧化镁离子交联橡胶的网络结构；氢键交联橡胶则是通过特殊的分子间相互作用-氢键而形成的交联网络结构，Leibler团队[25]另脂肪酸二聚体和三聚体反应生成的超分子弹性体就是氢键交联网络的极佳印证，该弹性体在并不苛刻的条件下能够实现断链-重组。而金属配位键作为键能最高的非共价键，凭借其多变的配体和金属-配合物形成的几何构型成为新型橡胶交联方式中最炙手可热的明星[26-29]。表1-5展示了不同类型的分子间作用力及其强度大校表1-5不同类型分子间作用力及其强度大小[30]Table1-5Differenttypesofintermolecularforcesandtheirstrengths分子间作用力类型强度（KJ/mol）共价键150~1000配位键40~120氢键10~20-共轭7~20亲疏水相互作用12~15离子对10~12范德华力1~5
【参考文献】：
期刊论文
[1]Mn2+掺杂聚苯胺的电化学制备及电容特性[J]. 徐惠,张俊龙,陈泳,庄君霞,陆海林. 高分子材料科学与工程. 2014(10)
[2]丁腈橡胶发泡涂料制备工艺的优化[J]. 邱祖民,王秀猛,郑楠. 南昌大学学报(工科版). 2014(01)
[3]橡胶发泡材料的研究进展及其应用[J]. 郑楠,邱祖民,刘杰,王秀猛. 化工新型材料. 2013(08)
[4]热硫化硅橡胶发泡过程中硫化与发泡速度匹配的研究[J]. 姚伟,雷卫华,陈立新,周安伟,丁国芳. 材料导报. 2013(S1)
[5]聚丙烯发泡材料的研究进展[J]. 郭鹏,吕明福,吕芸,张师军. 石油化工. 2011(06)
[6]硫化体系对NBR耐油性能和动态性能的影响[J]. 宋成芝,杜爱华,车永兴,张志广. 橡胶工业. 2010(09)
[7]高速铁路用热塑性聚酯弹性体发泡材料挤出成型研究[J]. 冯刚,苑会林. 塑料工业. 2010(02)
[8]硅泡沫材料发泡体系的研究[J]. 李颖,王晓刚,强军峰. 化工新型材料. 2008(04)
[9]丁腈橡胶的应用研究进展[J]. 廖俊杰,陈福林,岑兰,陈广汉. 特种橡胶制品. 2007(05)
[10]硬质橡胶化油器发泡浮子的研制[J]. 钱寒东. 世界橡胶工业. 2007(02)
硕士论文
[1]PDMS交联网络中碳纳米管连接增强的导电网络构建[D]. 董鸣.西南大学 2018
[2]超临界二氧化碳制备微孔白炭黑/硅橡胶泡沫材料的研究[D]. 黎展宏.西南科技大学 2017
[3]丁腈橡胶发泡涂料的研究[D]. 王秀猛.南昌大学 2013
[4]丁腈橡胶微观结构与性能及高性能丁腈磁性橡胶的制备研究[D]. 张保岗.青岛科技大学 2013
[5]PVC基木塑复合结皮发泡地板基材的研究[D]. 韩振.东北林业大学 2010
本文编号：3510912
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NBR的结构式
第一章绪论3表1-2橡胶耐油耐热性能对照表Table1-2Theoilheatresistancecomparisonofrubber级别排行耐热性耐油性耐热+耐油★★★★★★★★VMQ硅橡胶FKM氟橡胶FKM氟橡胶★★★★★★★FKM氟橡胶NBR丁腈橡胶ACM丙烯酸酯橡胶★★★★★★ACM丙烯酸酯橡胶ECO氯醇橡胶ECO氯醇橡胶★★★★★ECO氯醇橡胶ACM丙烯酸酯橡胶CSM氯磺化氯乙烯★★★★EPDM乙丙橡胶CSM氯磺化氯乙烯VMQ硅橡胶★★★CSM氯磺化氯乙烯CR氯丁橡胶EPDM乙丙橡胶★★NBR丁腈橡胶NBR丁腈橡胶★CR氯丁橡胶1.1.3ACN的含量对丁腈橡胶性能的影响丁腈橡胶中，ACN含量的增加，橡胶链段中极性增大，分子链间的相互作用增强，于是刚性增大，这会导致丁腈橡胶的一些性能发生变化。与柔顺性呈正相关的如耐寒性与可加工性会随着ACN的含量增加而相应减弱；而耐油性、耐热性等性能会随之增强。图1-2展示了ACN的含量对丁腈橡胶性能的影响，因此在丁腈橡胶选用上可以根据需求选择不同含量ACN的丁腈橡胶。图1-2ACN含量与丁腈橡胶性能的关系[4]Fig.1-2TherelationshipbetweenACNcontentandnitrilerubberproperties
第一章绪论7图1-3Diels-Alder反应机理图Fig.1-3ThemechanismdiagramofDiels-Alderreaction当然除了可逆共价交联外，众多研究者们将目光投向改变交联键类型来解决硫化橡胶不可回收利用的世界难题；也有许多研究应运而生。如通过物理缠结、离子键、氢键以及配位键等相互作用形成具有交联网状结构的橡胶。其中离子键交联指橡胶分子连与金属离子以离子键形成交联网络结构，Basu团队[23]采用透射电镜发现了XNBR与氧化锌形成的离子交联橡胶具有相分离结构；Malmierca团队[24]采用核磁氢谱证明了XNBR与氧化镁离子交联橡胶的网络结构；氢键交联橡胶则是通过特殊的分子间相互作用-氢键而形成的交联网络结构，Leibler团队[25]另脂肪酸二聚体和三聚体反应生成的超分子弹性体就是氢键交联网络的极佳印证，该弹性体在并不苛刻的条件下能够实现断链-重组。而金属配位键作为键能最高的非共价键，凭借其多变的配体和金属-配合物形成的几何构型成为新型橡胶交联方式中最炙手可热的明星[26-29]。表1-5展示了不同类型的分子间作用力及其强度大校表1-5不同类型分子间作用力及其强度大小[30]Table1-5Differenttypesofintermolecularforcesandtheirstrengths分子间作用力类型强度（KJ/mol）共价键150~1000配位键40~120氢键10~20-共轭7~20亲疏水相互作用12~15离子对10~12范德华力1~5
【参考文献】：
期刊论文
[1]Mn2+掺杂聚苯胺的电化学制备及电容特性[J]. 徐惠,张俊龙,陈泳,庄君霞,陆海林. 高分子材料科学与工程. 2014(10)
[2]丁腈橡胶发泡涂料制备工艺的优化[J]. 邱祖民,王秀猛,郑楠. 南昌大学学报(工科版). 2014(01)
[3]橡胶发泡材料的研究进展及其应用[J]. 郑楠,邱祖民,刘杰,王秀猛. 化工新型材料. 2013(08)
[4]热硫化硅橡胶发泡过程中硫化与发泡速度匹配的研究[J]. 姚伟,雷卫华,陈立新,周安伟,丁国芳. 材料导报. 2013(S1)
[5]聚丙烯发泡材料的研究进展[J]. 郭鹏,吕明福,吕芸,张师军. 石油化工. 2011(06)
[6]硫化体系对NBR耐油性能和动态性能的影响[J]. 宋成芝,杜爱华,车永兴,张志广. 橡胶工业. 2010(09)
[7]高速铁路用热塑性聚酯弹性体发泡材料挤出成型研究[J]. 冯刚,苑会林. 塑料工业. 2010(02)
[8]硅泡沫材料发泡体系的研究[J]. 李颖,王晓刚,强军峰. 化工新型材料. 2008(04)
[9]丁腈橡胶的应用研究进展[J]. 廖俊杰,陈福林,岑兰,陈广汉. 特种橡胶制品. 2007(05)
[10]硬质橡胶化油器发泡浮子的研制[J]. 钱寒东. 世界橡胶工业. 2007(02)
硕士论文
[1]PDMS交联网络中碳纳米管连接增强的导电网络构建[D]. 董鸣.西南大学 2018
[2]超临界二氧化碳制备微孔白炭黑/硅橡胶泡沫材料的研究[D]. 黎展宏.西南科技大学 2017
[3]丁腈橡胶发泡涂料的研究[D]. 王秀猛.南昌大学 2013
[4]丁腈橡胶微观结构与性能及高性能丁腈磁性橡胶的制备研究[D]. 张保岗.青岛科技大学 2013
[5]PVC基木塑复合结皮发泡地板基材的研究[D]. 韩振.东北林业大学 2010
本文编号：3510912
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3510912.html
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