含碳碳双键不饱和橡胶的热可逆交联
目前，废橡胶主要通过脱硫粉碎得到再生胶然后进行二次利用，此工艺能耗高、存在环境污染风险。制取热可逆交联橡胶有望使传统交联橡胶成为热塑性弹性体，简化橡胶制品加工工艺和回收复用工艺。迄今为止，对于不饱和橡胶，基于经典混炼、热压成型工艺实现橡胶热可逆交联尚鲜见报道。 本课题组曾研究了不饱和橡胶与双环戊二烯二甲酸发生原位酯化交联反应以实现不饱和橡胶的热可逆交联。所存在的问题是交联反应活性低、胶样性能欠佳。为了揭示不饱和橡胶酯化交联的影响因素，本课题主要研究拥有不同双键结构的不饱和橡胶与双环戊二烯二甲酸的酯化交联行为，在此基础上选择反应活性高的橡胶探究酯化反应的适宜条件及配方体系。主要的研究工作包括: 1.选用顺丁橡胶(PB)、三元乙丙橡胶(EPDM)、含有反式结构的丁苯橡胶(SBR)、高顺式结构的天然橡胶(NR)、高反式结构的杜仲胶(EUG)这5种橡胶分别与双环戊二烯二甲酸(DCPDCA)反应，探索其反应活性。通过傅里叶红外测试(FTIR)、溶胀度测试和硫化曲线测试发现:顺式结构双键的不饱和橡胶反应活性高，反式结构的双键、带有甲基取代基的双键与DCPDCA酯化反应活性低。 2.对比陶土负载的对甲苯磺酸、铈盐和钛硅分子筛3种催化剂，通过红外表征、溶胀度测试和硫化曲线测试，发现陶土负载的对甲苯磺酸更适宜作为酯化反应的催化剂。 3.以顺丁橡胶为研究对象，探索PB与DCPDCA酯化反应适宜的温度与时间，通过硫化曲线和溶胀度测试，发现橡胶酯化反应适宜的温度为175℃，综合可逆橡胶酯化交联效果、高温解交联以及双键副反应等因素，确定适宜热压交联时间为60min。 4.考察了交联剂颗粒分散形态对酯化反应活性的影响，通过加入界面剂PEG2000、采用高剪切强化混炼交联剂母粒以及采用细颗粒度交联剂等措施，促进交联剂分散。通过交联试样的红外波谱、溶胀度测试、拉伸强度测试等比较不同工艺的交联效果。结果表明:交联剂未经细化的情况下，PEG2000作为界面剂对于酯化反应未起到促进交联的效果;通过高速粉碎的方式，交联剂颗粒大小降低1个数量级、达到1μm左右;细化前，DCPDCA交联顺丁橡胶的溶胀度为14，细化后，DCPDCA交联顺丁橡胶溶胀度为8，说明交联剂细化有助于可逆橡胶性能的提升;以丁基橡胶为基材制备的交联剂母粒交联顺丁橡胶，所得产物的溶胀度为7，而炭黑补强该胶样溶胀度为3。 5.研究了PB/EPDM复合橡胶的酯化交联，重复热压前胶样的溶胀度为7，重复热压后样品的溶胀度为9，说明具有重复加工性。 本研究制备的以顺丁橡胶为基体的热可逆交联橡胶具有重复加工性，可实现材料重复利用。通过调整配方、改进工艺得出适宜的催化剂和母粒基质，采用DCPDCA交联剂颗粒细化方式有利于可逆橡胶性能的提升。
顺丁橡胶;双环戊二烯二甲酸;热可逆交联;碳碳双键;重复加工性
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
陈晓农
2019
中文
TQ333.2
2019-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）