环氧化NBR及吸水膨胀橡胶的制备与性能研究
吸水膨胀橡胶(WSR)作为一种新型功能性高分子，具有弹性密封及遇水膨胀双重止水性的特殊功能，已成为采油领域、基础工程变形缝、水坝嵌缝、各种管道接头密封等处密封防水的理想材料，具有广阔的应用前景，提高其综合性能具有重要的意义。 本文选用丁腈橡胶(NBR)为主要基体，研究了吸水树脂聚丙烯酸钠(PAAS)的粒径、填料（炭黑、白炭黑、炭黑与白炭黑并用）和聚氨酯预聚体对吸水膨胀橡胶的吸水和物理机械性能的影响;另一方面，以三氧化铝作为催化剂，叔丁基过氧化氢为氧化剂，反应制备环氧化丁腈橡胶(ENBR)，同时将得到的ENBR与NBR以不同比例并用，制备吸水膨胀橡胶，研究ENBR对吸水膨胀橡胶的物理机械性能和吸水性能的影响。采用红外光谱、扫描电镜、X射线光电子能谱、热重分析等手段对ENBR和吸水膨胀橡胶进行结构表征和性能分析。 研究发现，随着吸水树脂的粒径减小，WSR的最大质量增加率和吸水速率增加，而质量损失率则呈现增大的趋势，反复吸水性能降低;随着吸水树脂的粒径减少，硫化胶的拉伸强度和撕裂强度基本不变，而断裂伸长率则出现下降，当吸水树脂为300目时，吸水效果较好。 从填料体系来看，当采用炭黑单用的填充体系时，随着炭黑用量的增加，WSR的吸水速率和最大质量增加率降低，反复吸水性能改善，质量损失率减少，力学性能改善，但断裂伸长率降低。当采用白炭黑单用填充体系时，随着白炭黑用量的增加，WSR的最大质量增加率和吸水速率增加，而质量损失率增大，反复吸水性能降低;力学性能方面有改善，但差于单独使用炭黑。当采用白炭黑/炭黑并用填充体系时，随着白炭黑比例增大，WSR的最大质量增加率和吸水速率增加，而质量损失率增大，反复吸水性能降低;随着炭黑比例增大，硫化胶的拉伸强度和撕裂强度提高，断裂伸长率降低;当白炭黑/炭黑为30/10时，WSR综合性能良好，最大质量增加率为75％，拉伸强度为10.5MPa，质量损失率为8.8％。 选用聚氨酯预聚体作为吸水促进剂，在白炭黑/炭黑为30/10的WSR中，随着聚氨酯预聚体用量的增多，WSR的吸水膨胀率先增加后减少，质量损失率则呈现出增大的趋势;随着聚氨酯预聚体用量的增加，硫化胶的拉伸强度先增加后减少，在聚氨酯预聚体用量为10份时，WSR的拉伸强度出现最大值，为12.5MPa，撕裂强度则随着聚氨酯预聚体用量的增加而降低。由此采用目数为300目的吸水树脂，30份白炭黑、10份炭黑和10份聚氨酯预聚体时，WSR综合性能良好。 通过红外光谱发现ENBR的谱图上出现环氧基特征峰，XPS显示，ENBR的O元素含量相比NBR从2.88％提高到5.89％，通过环氧值的测定分析可知，随着反应温度的增大和反应时间的延长，ENBR的环氧化程度增大，当反应温度在80℃时，最大环氧值达到5％。与NBR相比，环氧化后的NBR的分解温度向低温方向移动，最大热失重速率温度由476℃降低到468℃。 采用ENBR与NBR并用制备吸水膨胀橡胶的研究结果表明，随着ENBR的用量增大，WSR胶料的MH、 ML、△M、t10和t90都逐渐增加。随着ENBR的用量增大，硫化胶的拉伸强度先增大而后下降，当NBR∶ENBR为75∶25时，拉伸强度达到最大值，为13.1MPa;100％定伸应力和硬度随着ENBR的比例增大而增大，断裂伸长率随着ENBR的比例增大而降低，撕裂强度则介于单用NBR和单用ENBR硫化胶之间。随着ENBR的比例增大，WSR的吸水质量增加率和吸水速率先增大后下降，当NBR∶ ENBR为25∶75时，质量增加率最大，为172％，质量增加率比单纯的NBR提高了13％;在反复吸水过程中，随着ENBR的比例增大，WSR的反复吸水能力提高;当NBR/ENBR配比为25/75时，质量损失率最少，为7.7％。
丁腈橡胶;环氧化改性;制备工艺;物理机械性能;吸水性能
广东工业大学
硕士
高分子化学与物理
岑兰
2016
中文
TQ333.7;TQ330.53
90
2016-11-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）