缓膨吸水天然橡胶的制备及性能研究

发布时间：2020-09-19 22:28

　　吸水膨胀橡胶是一种新型功能高分子材料。由于它具有独特的遇水膨胀和弹性密封止水的双重特性,在工程止水领域得到广泛的应用。近年来,由于不同领域的应用对吸水膨胀橡胶的吸水速率需求不同,因此吸水膨胀橡胶吸水速率的研究备受人们关注。本论文旨在制备出一种吸水速率慢的吸水膨胀橡胶,并对吸水膨胀橡胶吸水性能进行研究。以天然胶乳为原料,丙烯酰胺为接枝单体,采用化学接枝法在天然胶乳中合成天然橡胶接枝丙烯酰胺(NR-g-PAM)制备吸水膨胀天然橡胶。针对天然橡胶(NR)与亲水性单体丙烯酰胺(AM)接枝共聚过程,研究引发体系、反应条件和原料配比对接枝产物NR-g-PAM接枝率及接枝效率的影响。结果表明：在过硫酸钾(KPS)／亚硫酸氢钠(SHS)、过氧化氢异丙苯(CHP)／四乙烯五胺(TEPA)叔丁基过氧化氢(t-BHP)／四乙烯五胺(TEPA)三种氧化还原引发体系中,选择过硫酸钾(KPS)/亚硫酸氢钠(SHS)作为制备rJR-g-PAM有效的引发体系。接枝率和接枝效率随AM用量的增加而增大,接枝率和接枝效率随引发剂KPS/SHS用量的增加呈上升趋势；提高反应温度、延长反应时间和提高胶乳浓度,接枝率和接枝效率均先增大后减小。单体用量为75份,引发剂用量为单体用量的0.75%, T=40℃, t=4ｈ,胶乳浓度=40%,此时制备NR-g-PAM的接枝效果较好,接枝率和接枝效率分别为34.7%和76.4%。在天然橡胶与丙烯酰胺接枝反应过程中加入膨润土悬浮液,经乳液共凝制备膨润土复合腻子型吸水膨胀天然橡胶(WSNR-Bt)。研究膨润土用量对WSNR-Bt吸水率和吸水速率的影响；并对WSNR-Bt重复吸水率、保水性能、耐盐水情况和微观结构进行分析。结果表明：WSNR-Bt吸水率随膨润土用量的增加而逐渐降低,同时吸水速率变慢。膨润土用量20份时,24小时吸水率为14.6g/g,72小时吸水速率常数为8.995×102g/g/h,吸水速率较慢。在吸盐水过程中,WSNR-Bt72小时吸水速率较快并且能够保持稳定,耐盐水情况良好。TG分析表明,膨润土增强水与WSNR-Bt的结合力,结合水含量提高12%,增强WSNR-Bt在自然环境和热环境下的保水能力。SEM分析表明,膨润土均匀分散在WSNR-Bt网络骨架内部,膨润土微观分散性良好。通过对丙烯酰胺接枝天然胶乳进行硫化制备硫化型吸水膨胀天然橡胶(WSNR-v)。分析硫化后WSNR-v的交联密度和溶胀指数,研究WSNR-v交联程度对其吸水性能及力学性能的影响,并对WSNR-v吸水后水状态进行分析。结果表明：硫化后WSNR-v的交联密度逐渐增大,WSNR-v吸水率随交联密度的增大而降低；硫磺用量为0.25份时吸水效果较好,此时交联密度为12.3×10-5moｌ/cm3,溶胀指数为4.793,吸水率为7.9g/g。由于硫化使WSNR-v网络结构变得致密,WSNR-v有较高的弹性模量,吸水72小时弹性模量可达5000Pa以上。在WSNR-v内部水以三种状态存在,分别为束缚态、游离态和结合态。
【学位单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TQ332

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