胶乳法制备吸水膨胀天然橡胶研究

论文摘要

吸水膨胀橡胶自问世以来以其独特的弹性密封止水及吸水膨胀以水止水的双重止水特性,日益受到人们的普遍重视。本文使用天然胶乳通过与吸水单体接枝共聚制备接枝型吸水天然橡胶,寻找制备高性能吸水天然橡胶的新途径。选择过硫酸盐/硫代硫酸钠氧化还原引发体系,采用化学改性的方法,通过化学键结合将吸水单体分子接枝到橡胶基体制备吸水膨胀天然橡胶。选择了不同种类的单体[丙烯酸（钠）/丙烯酰胺],考察了引发剂组合、用量,反应温度,吸水单体用量,交联剂用量等对胶乳接枝共聚反应中的接枝率、接枝效率、吸水速率、吸水能力和反复吸水能力等的影响;采用红外光谱（FTIR）、差热扫描量热法（DSC）、热失重（TG/DTG）等分析手段对胶乳接枝产物,吸水单体均聚物作了分析表征。最后对硫化制品的物理机械性能进行了研究。结果表明:反应温度、引发剂用量及单体用量对接枝反应有显著的影响,丙烯酸（钠）接枝天然胶乳较优的反应条件为:反应温度40℃,采用（NH4）2S2O8/Na2S2O3引发体系,引发剂用量0.7%～0.9%（占橡胶和单体总质量的百分率,下同）时,吸水倍率和接枝率较高,单体用量在2.5份（质量份）时吸水倍率高达826.0g/g;丙烯酰胺接枝天然胶乳的适宜反应条件为:反应温度35℃,采用K2S2O8/Na2S2O3引发体系,引发剂用量为0.50%,交联剂用量为1.75×10-4mol时,能得到吸水倍率较高的腻子型吸水膨胀天然橡胶。傅立叶红外光谱分析表明:吸水膨胀天然橡胶是天然胶乳与单体的接枝共聚物;TG和DTG分析表明:接枝改性的胶乳比天然胶乳的耐热性高;DSC分析表明,吸水膨胀天然橡胶中水绝大多数是以自由水的状态存在。物理机械性能测试表明:硫化剂用量（接枝产物为200g时）为硬脂酸1.1g,氧化锌11g,促进剂M1.54g,硫磺6.6g时,可以得到物理机械性能较高的吸水膨胀橡胶。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 WSR 发展历史与现状
• 1.2 吸水机理
• 1.3 制备吸水膨胀橡胶的主体材料
• 1.4 吸水膨胀橡胶制备
• 1.4.1 机械共混法
• 1.4.2 乳液共混法
• 1.4.3 化学反应共混法
• 1.4.4 偶联接枝法
• 1.4.5 引发接枝法
• 1.4.5.1 辐射引发接枝
• 1.4.5.2 引发剂引发接枝
• 1.5 吸水膨胀橡胶的应用
• 1.6 本课题研究的内容与意义
• 2 材料与方法
• 2.1 原材料
• 2.2 仪器设备
• 2.3 实验流程
• 2.4 反应装置
• 2.5 实验方法
• 2.5.1 丙烯酰胺和丙烯酸（钠）单体溶液的配制
• 2.5.2 丙烯酸（钠）腻子型吸水膨胀天然橡胶[NR-g-AA（Na）]的制备
• 2.5.3 NR-g-AA（Na）的纯化
• 2.5.4 丙烯酰胺腻子型吸水膨胀天然橡胶（NR-g-AM）的制备
• 2.5.5 NR-g-AM 的纯化
• 2.5.6 混炼及硫化工艺
• 2.6 测试方法
• 2.6.1 计算方法
• 2.6.2 吸水速率的测定
• 2.6.3 反复吸水能力的测定
• 2.6.4 物理机械性能的测试
• 2.6.5 TG、DTG 分析
• 2.6.6 DSC 分析
• 2.6.7 FTIR 分析
• 3 结果与讨论
• 3.1 腻子型吸水膨胀天然橡胶研究
• 3.1.1 反应温度的影响
• 3.1.1.1 AA（Na）接枝NR制备WSR研究
• 3.1.1.2 AM接枝NR制备WSR研究
• 3.1.2 引发剂用量的影响
• 3.1.2.1 AA（Na）接枝NR制备WSR研究
• 3.1.2.2 AM接枝NR制备WSR研究
• 3.1.3 吸水单体用量的影响
• 3.1.4 交联剂用量对吸水倍率的影响
• 3.1.5 吸水速率
• 3.1.6 反复吸水能力
• 3.1.7 接枝共聚物的红外谱图分析
• 3.1.8 小结
• 3.2 NR 及接枝共聚物的 TG（热失重分析）、DTG（微分热重分析）及 DSC 分析
• 3.2.1 WSR 的热稳定性
• 3.2.2 吸水橡胶中水的状态研究
• 3.2.3 小结
• 3.3 WSR 物理机械性能测试
• 3.3.1 不同硫化程度对NR-g-AA（Na）WSR 物理机械性能的影响
• 3.3.2 吸水单体用量对物理机械性能的影响
• 3.3.2.1 吸水单体用量对NR-g-AA（Na）WSR 物理机械性能的影响
• 3.3.2.2 吸水单体用量对NR-g-AMWSR物理机械性能的影响
• 3.3.3 小结
• 4 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录