氯酯化顺丁橡胶物性与力学性能的研究

论文摘要

本论文以提高顺丁橡胶的耐老化性能和改善极性为目的，研究了在甲酸存在的情况下，合成低氯含量的氯酯化顺丁橡胶(CBR)的可行性，并用核磁共振对氯化后橡胶的结构和氯结合量进行了表征和定量计算，以此为基础，深入研究了不同氯含量氯酯化顺丁橡胶的氯化效率、凝胶含量、玻璃化温度、热稳定性和产率。研究结果表明，CBR的氯化效率、热分解温度和产率随着氯含量的上升而下降，相反凝胶含量和玻璃化温度随氯含量的提高而升高。采用氯代乙酸代替甲酸，配合次氯酸叔丁酯对顺丁胶进行氯化，不仅可以在主链上引入惰性氯，而且可在主链上引入酯基和活性氯，活性氯的引入为下一步的热可塑性交联奠定了基础。氯化剂次氯酸叔丁酯和苯甲酸对顺丁胶进行氯化，可在主链上引入惰性氯，同时还可在主链上引入苯环的侧基，苯环可以提高橡胶与丁苯橡胶的相容性和结合力。为提高反应溶液的浓度提高生产效率，采用核磁对氯化顺丁橡胶的氯含量和效率进行了表征。在低氯含量的氯化顺丁橡胶的制备过程中可以采用10％的顺丁橡胶甲苯溶液，和研究室原先采用的5％的橡胶溶液相比，节省溶剂，提高了效率。第三，研究了CBR3和CBR6两个氯含量的氯化顺丁橡胶的硫化工艺和硫化特性，优化了硫化配方。考察了CBR3和CBR6硫化橡胶的机械性能和耐溶剂性能。结果表明，低含量的氯化顺丁橡胶的硫化速度较慢，需要采用超速硫化促进剂才能达到满意的焦烧和硫化的效果；未加炭黑的CBR的拉伸强度与撕裂强度比顺丁橡胶要差，加入炭黑后的拉伸强度和撕裂强度显著增加，这种结构的CBR硬度大，弹性低，拉伸不能结晶，但是耐有机溶剂的性能增强。带有甲酸的酯结构的CBR与丁苯橡胶并用胶的机械性能较差，而带有苯甲酸的酯结构的CBR与丁苯橡胶并用的配比为30／70时，并用橡胶的强度可达到SBR的水平。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 顺丁橡胶
• 1.1.1 顺丁橡胶现状
• 1.1.2 顺丁橡胶改性
• 1.2 氯化顺丁橡胶
• 1.2.1 橡胶氯化
• 1.2.2 橡胶氯化机理及其方法
• 1.2.3 氯化天然橡胶的结构、性能及其应用
• 1.2.4 氯化剂的种类
• 1.3 橡胶氯化工艺
• 1.3.1 溶液法
• 1.3.2 水相乳化（或悬浮）法
• 1.3.3 固相氯化法
• 1.3.4 反应性挤出氯化法
• 1.4 氯化产物后处理
• 1.5 顺丁橡胶的氯化
• 1.6 氯化顺丁橡胶基本性能的研究
• 1.6.1 纯胶的基本性能
• 1.6.2 氯化顺丁橡胶的混炼胶的基本性能
• 1.6.3 硫化胶性能
• 1.6.4 氯化顺丁橡胶与其它橡胶并用性能的研究
• 1.6.5 并用胶老化后拉伸性能变化率
• 1.6.6 浸油后拉伸性能变化率
• 1.7 文献总结
• 1.7.1 前人研究成果总结
• 1.7.2 本研究的创新之处
• 第二章 顺丁橡胶的氯酯化
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 原料、来源及规格
• 2.1.2 仪器设备
• 2.1.3 实验方法
• 2.1.4 测试与表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 氯化顺丁橡胶制备反应的氯化效率
• 2.2.2 氯化顺丁橡胶的凝胶含量
• 2.2.3 氯化顺丁橡胶制备反应的产率
• 2.2.4 不同浓度的橡胶溶液的氯化效果的对比
• 2.2.5 在苯甲酸存在的条件下制备氯酯化顺丁橡胶
• 2.2.6 在氯乙酸存在的条件下制备氯酯化顺丁橡胶
• 2.2.7 在氯酯化过程中橡胶分子量的变化
• 2.3 本章小结
• 第三章 氯酯化顺丁橡胶的物性与力学性能的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 原料、来源及规格
• 3.1.2 仪器设备
• 3.1.3 实验方法
• 3.1.4 测试与表征
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 热稳定性
• 3.2.2 玻璃化温度Tg
• 3.2.3 不同氯含量对橡胶门尼粘度的影响
• 3.2.4 CBR混炼性能
• 3.2.5 CBR硫化特性
• 3.2.6 CBR硫化胶性能
• 3.2.7 甲酸作酸制备的CBR与SBR的并用
• 3.2.8 苯甲酸作酸制备的CBR与SBR的并用
• 3.3 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者简介