EVA-g-PU/OMMT/SBR纳米复合材料的研究
乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂（EVA）是一类具有橡胶弹性的热塑性塑料。在EVA分子中，由于醋酸乙烯酯（VAc）的存在，使聚乙烯（PE）分子链的规整度降低，其结晶度随之下降，以致分子链在热运动中内旋运动的能力有很大的提高，其柔顺性显著提高，宏观上表现为很高的弹性。VAc含量为12％～30％的EVA可制造高倍率独立气泡型室温泡沫塑料，因隔热、保温、防震、柔软、回弹性优良、耐候性好而广泛应用于工业、建筑业、水产业，特别是在鞋用材料方面的应用更广。然而作为材料使用，仍存在其机械强度低和耐磨性较差等缺陷，限制了它的进一步应用。本研究旨在将化学接枝改性与物理共混改性结合起来，希望能够制备出适用于制鞋的性能优异的EVA基纳米复合材料，并研究其摩擦磨损机理及发泡性能。
将EVA进行皂化水解，使其侧链上生成游离的羟基，以红外光谱（FT-IR）及核磁共振（NMR）等检测手段对产物进行表征，分析产物的结构特征。13C-NMR分析表明，游离的羟基在皂化EVA（EVAL）侧链上有三种序列结构；采用二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）和聚四氢呋喃二醇（PTMG）合成异氰酸酯基（-NCO）封端的聚氨酯（PU）预聚体，用红外光谱对聚氨酯预聚体进行了结构表征，并分析反应时间、反应温度及体系水分含量对预聚体性能的影响。研究了聚氨酯预聚体的反应动力学方程。FT-IR分析表明，所制备的PU预聚体是以-NCO封端的。
通过熔融接枝法制得了EVA-g-PU接枝聚合物，用13C-NMR和FT-IR对产物进行了结构表征。结果表明，PU预聚体成功地接枝在EVAL主链上。力学性能检测表明，接枝聚合物的抗拉强度与断裂伸长率优于纯EVA。动态力学分析（DMA）表明，接枝聚合物的储能模量相对于纯EVA有较大程度的提高。热失重（TG）分析表明，PU预聚体的加入能有效地改善接枝聚合物的热稳定性能。
采用“一步法”与“两步法”制备了EVA-g-PU/OMMT纳米复合材料。结合X-射线衍射（XRD）与透射电镜（TEM）分析可知，OMMT在“两步法”制备的复合材料中是以剥离状态分布的，在“一步法”制备的复合材料中是以插层状态分布的。“两步法”制备的纳米复合材料的力学性能要优于“一步法”制备的纳米复合材料。力学测试表明，EVA-g-PU/OMMT纳米复合材料的力学性能要远优于纯EVA，当有机蒙脱土的质量分数为3％时，纳米复合材料的力学性能最优；随着有机蒙脱土质量分数的提高，纳米复合材料的储能模量呈现逐渐增大的趋势，损耗因子呈现逐渐降低的趋势。热失重（TG）分析表明，EVA-g-PU/OMMT纳米复合材料的热稳定性能要优于纯EVA。
将丁苯橡胶（SBR）与EVA-g-PU/OMMT（“两步法”或“一步法”制备EVA-g-PU/OMMT复合材料）纳米复合材料通过熔融共混法制备了EVA-g-PU/OMMT/SBR复合材料。对EVA-g-PU/OMMT/SBR纳米复合材料力学性能及摩擦磨损性能进行研究。研究结果表明，当复合材料中OMMT与SBR的质量分数分别为3％和15％时，复合材料的力学性能与耐摩擦磨损性能最优。通过扫描电镜分析复合材料的磨损表面可知，EVA-g-PU/OMMT/SBR纳米复合材料的磨损机理属于粘着磨损。
将制备的EVA-g-PU/OMMT/SBR纳米复合材料进行发泡应用实验。通过对发泡剂用量、交联剂用量、发泡温度及发泡时间等单因素的优化实验，得出EVA-g-PU/OMMT/SBR纳米复合材料的发泡配方为：发泡剂AC的质量分数为6％，交联剂DCP的质量分数为0.6％，发泡时间为15min，发泡温度为130℃，模压压力为10MPa。将发泡材料在际华三五一五皮革皮鞋有限公司进行应用实验，得到了公司的认可。
纳米复合材料;乙烯-醋酸乙烯酯共聚物;聚氨酯预聚体;丁苯橡胶;蒙脱土;熔融共混法;力学性能;摩擦磨损性能;制鞋材料
陕西科技大学
博士
皮革化学与工程
马建中;张玉清
2009
中文
TB332;TS943.49
157
2010-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）