丁基橡胶的接枝改性与应用研究

论文摘要

丁基橡胶（butyl rubber简称ⅡR）是异丁烯与少量异戊二烯的共聚产物,具有良好的耐氧化、耐臭氧、耐热老化及气密性,因而广泛用于制造内胎、电线电缆、化工设备衬里等。由于丁基橡胶分子链绝大部分是惰性异丁烯链段,缺少极性基团,因而与其它极性聚合物的相容性较差,其应用范围也大大受到了限制,因而丁基橡胶的改性显得十分必要。本文主要研究了溶剂热法制备丁基橡胶接枝马来酸酐、丁基橡胶氯化原位接枝马来酸酐,此外,还探讨了接枝共聚物的粘接性能。溶剂热法是近年来新兴的一种制备接枝共聚物的方法。具有溶剂量少、无污染、接枝率高等优点。本文通过溶剂热法成功合成了丁基橡胶与马来酸酐的接枝共聚物,并详细的讨论了反应温度、反应时间、单体用量、引发剂用量等对产物接枝率和接枝效率的影响。考虑到传统的氯化和接枝都是分部进行的,生产效率较低。本文以磺酰氯热分解产生氯自由基为引发剂,使丁基橡胶在氯化的同时,与体系中的马来酸酐进行接枝共聚,从而制得氯化接枝共聚物,即将氯化和接枝两个过程合并为一个过程,简化了合成步骤。通过傅里叶红外光谱（FT-IR）对上述改性产物进行了表征,证实了其结构的存在,采用化学滴定法测定了反应产物的接枝率和接枝效率,同时利用氧弹燃烧法对丁基橡胶氯含量进行了测定。在粘接应用中,详细的研究了产物的接枝率对剪切强度的影响,以及二胺固化后,产物剪切强度的变化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 丁基橡胶简介
• 1.1.1 概述
• 1.1.2 丁基橡胶主要物理性质
• 1.1.3 丁基橡胶的结构与性能
• 1.1.4 丁基橡胶的种类
• 1.1.5 丁基橡胶的改性
• 1.1.5.1 丁基橡胶的化学改性
• 1.1.5.2 丁基橡胶的物理改性
• 1.2 聚合物接枝共聚改性
• 1.2.1 接枝共聚反应的类型
• 1.2.2 接枝共聚物的制备方法
• 1.3 溶剂热合成法
• 1.3.1 溶剂热合成法简介
• 1.3.2 溶剂热合成法的应用前景
• 1.4 本课题研究的目的及意义
• 第2章 溶剂热法制备马来酸酐接枝丁基橡胶
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器及设备
• 2.2.3 丁基橡胶接枝马来酸酐共聚物的合成
• 2.2.4 产物的纯化
• 2.2.5 产物的表征
• 2.2.5.1 红外光谱（FT-IR）表征
• 2.2.5.2 化学滴定法测定接枝率和接枝效率
• 2.3 以BPO为引发剂的反应体系
• 2.3.1 以BPO为引发剂,马来酸酐接枝丁基橡胶的反应机理
• 2.3.2 红外光谱分析
• 2.3.3 引发剂BPO用量对接枝率及接枝效率的影响
• 2.3.4 单体用量对接枝率的影响
• 2.3.5 反应时间对接枝率的影响
• 2.3.6 溶剂用量对接枝率的影响
• 2.3.7 不同溶剂对接枝率的影响
• 2.4 以DCP为引发剂的反应体系
• 2.4.1 以DCP为引发剂,马来酸酐接枝丁基橡胶的反应机理
• 2.4.2 红外光谱分析
• 2.4.3 引发剂DCP用量对接枝率及接枝效率的影响
• 2.4.4 单体用量对接枝率的影响
• 2.4.5 反应温度对接枝率的影响
• 2.4.6 反应时间对接枝率的影响
• 2.4.7 共单体的加入对接枝率的影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 丁基橡胶氯化原位接枝马来酸酐
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要原料
• 3.2.2 实验仪器及设备
• 3.2.3 丁基橡胶氯化原位接枝马来酸酐的合成
• 3.2.4 产物的纯化
• 3.2.5 产物氯含量的测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 马来酸酐氯化接枝丁基橡胶的反应机理
• 3.3.2 红外光谱分析
• 2Cl₂用量对产物接枝率和氯含量的影响'>3.3.3 SO₂Cl₂用量对产物接枝率和氯含量的影响
• 3.3.4 MAH用量对产物接枝率和氯含量的影响
• 3.3.5 反应时间对产物接枝率和氯含量的影响
• 3.4 结论
• 第4章 接枝丁基橡胶的粘接应用
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要原料
• 4.2.2 实验仪器及设备
• 4.2.3 试样制备
• 4.2.4 性能测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 丁基橡胶的粘结与固化机理
• 4.3.1.1 粘结机理
• 4.3.1.2 接枝丁基橡胶的固化机理
• 4.3.2 接枝率对剪切强度的影响
• 4.3.3 接枝共聚物的固化对剪切强度的影响
• 4.3.4 共单体苯乙烯对产物剪切强度的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 全文总结
• 参考文献
• 致谢