氢键交联丁基橡胶制备

论文摘要

氢键自组装是超分子体系中相对较新颖和具有吸引力的领域。在聚合物中引入氢键，利用氢键相互作用形成自组装的大分子网络体系，所得氢键交联弹性体具有良好的热力学性能。此方法可以克服共价键热可逆交联体系，热可逆效率不高、易在制备过程中形成凝胶等缺点，生成的热塑性弹性体比较稳定，网络的热可逆效率较高。本课题就是通过用4-氨基脲嘧啶与溴化丁基橡胶进行反应，在高分子链中引入4-氨基脲嘧啶，利用分子间酰胺键之间的氢键形成网络，形成具有热可逆性的氢键交联网状结构，所得丁基橡胶可以进行热塑性重复加工。研究工作主要包括以下几个方面：在相转移催化剂存在下以4-氨基脲嘧啶取代溴化丁基橡胶（BIIR）中的Br。研究了相转移催化剂、反应时间、温度、4-氨基脲嘧啶用量及反应溶液浓度对取代反应的影响。结果表明：溴化丁基橡胶中伯溴代烯丙基中的Br被完全取代；随着时间的延长，仲溴代烯丙基中的Br逐步被取代，但不能完全取代。在80℃，四丁基溴化胺催化作用下（四丁基溴化胺／4—氨基脲嘧啶1／1（mol／mol）），4—氨基脲嘧啶／Br为10／1（mol／mol）最高可以达到76％溴取代率。差示扫描量热仪测试表明：4-氨基脲嘧啶取代的溴化丁基橡胶中存在热可逆的氢键交联。在不加硫化剂的条件下，三次注塑的4-氨基脲嘧啶取代后丁基橡胶较原溴化丁基橡胶的拉伸强度提高3倍。同时研究了4—氨基脲嘧啶在TBAB催化剂存在下可以取代溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物（BIMS）中的反应。研究了不同牌号的BIMS以及反应时间、反应温度、4-氨基脲嘧啶用量和浓度对反应转化率的影响。结果表明：在90℃，EXXPRO（3035）在TBAB催化作用下，4—氨基脲嘧啶／Br为10／1（mol／mol）反应6个小时最高可以达到67％溴取代率。当反应时间超过12个小时后，反应产物中产生凝胶，凝胶量随着反应时间的延长而增加。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 超分子化学及分子自组装
• 1.1.1 超分子化学概述
• 1.1.2 分子自组装
• 1.1.3 氢键自组装
• 1.2 热可逆交联聚合物
• 1.2.1 热可逆共价交联聚合物的概况
• 1.2.2 热可逆共价交联的研究新进展
• 1.3 热可逆非共价键自组装网络
• 1.3.1 氢键等非共价键自组装的意义
• 1.3.2 非共价键自组装体系稳定的方法
• 1.3.3 氢键非共价自组装网络
• 1.4 热塑性弹性体
• 1.4.1 热塑性弹性体的概况
• 1.4.2 化学合成的类型
• 1.4.3 热塑性弹性体的研究进展
• 1.5 丁基橡胶
• 1.5.1 丁基橡胶的介绍
• 1.5.2 对丁基橡胶的改性的研究
• 1.6 本课题研究意义
• 第二章 利用4-氨基脲嘧啶改性BIIR制备热可逆交联丁基橡胶
• 2.1 前言
• 2.2 实验原料及仪器设备
• 2.2.1 主要原料的名称及规格
• 2.2.2 仪器型号及厂家来源
• 2.3 实验过程及步骤
• 2.3.1 原材料的预处理
• 2.3.2 BIIR与4-氨基脲嘧啶反应
• 2.3.3 后处理
• 2.4 分析与测试
• 2.4.1 结构分析
• 2.4.2 差示扫描量热仪（DSC）
• 2.4.3 力学性能
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 4-氨基脲嘧啶与BIIR反应产物表征
• 2.5.1.1 红外谱图分析
• 1H-NMR分析'>2.5.1.2¹H-NMR分析
• 2.5.2 反应条件对4-氨基脲嘧啶与BIIR的影响
• 2.5.2.1 相转移催化剂种类以及用量的影响
• 2.5.2.2 反应温度的影响
• 2.5.2.3 反应时间的影响
• 2.5.2.4 4—氨基脲嘧啶用量对反应的影响
• 2.5.2.5 两相溶液的浓度比的影响
• 2.5.3 IIR的交联行为
• 2.5.4 力学性能
• 2.6 小结
• 第三章 用4-氨基脲嘧啶改性溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物
• 3.1 前言
• 3.2 实验原料及仪器设备
• 3.2.1 主要原料的名称及规格
• 3.2.2 仪器型号及厂家来源
• 3.3 实验过程及步骤
• 3.3.1 原材料的预处理
• 3.3.2 BIMS与4-氨基脲嘧啶反应
• 3.3.3 后处理
• 3.4 分析与测试
• 3.4.1 凝胶含量
• 3.4.2 红外分析
• 3.4.3 核磁共振分析
• 3.4.4 差示扫描量热仪（DSC）
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 4-氨基脲嘧啶与BIMS反应产物表征
• 3.5.1.1 红外谱图分析
• 1-NMR分析'>3.5.1.2¹-NMR分析
• 3.5.2 反应条件对4-氨基脲嘧啶与BIMS的影响
• 3.5.2.1 不同牌号的BIMS对反应的影响
• 3.5.2.2 反应温度对结果的影响
• 3.5.2.3 反应时间的影响
• 3.5.2.4 4-氨基脲嘧啶的用量对反应产物的影响
• 3.5.2.5 两相溶液的浓度比的影响
• 3.6 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 研究的成果及发裹的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书