丙烯腈—丁二烯—异戊二烯三元乳液共聚合的研究

论文摘要

丁腈橡胶具有良好的耐油、耐溶剂性能,被广泛应用于各种耐油制品中。随着建筑建材、汽车工业的发展,对丁腈橡胶的性能提出了更苛刻的要求。由于通用型丁腈橡胶拉伸强度、断裂伸长率较低,限制了其使用范围。本文在丁二烯与丙烯腈聚合时引入第三单体异戊二烯进行共聚,在国内首次合成了丙烯腈、丁二烯、异戊二烯三元共聚物,并对聚合反应动力学、聚合物的结构和性能进行了研究：考察了不同单体配比、温度、引发剂、乳化剂及链转移剂用量对三元乳液共聚合速率的影响,结果表明丁二烯与异戊二烯单体比例对聚合速率没有影响；随着丙烯腈单体用量的增加,聚合反应速率增加；升高聚合温度、增大引发剂和乳化剂用量,均可使聚合反应速率提高;少量电解质可提高聚合反应速率,过量时会使聚合反应速率降低；链转移剂用量对聚合反应速率无明显影响；增加水单体比例,可使聚合反应速率提高。对不同单体配比、不同温度及不同助剂用量下的聚合物进行结构与性能研究,结果表明丙烯腈单体为33时,增大异戊二烯单体用量,结合丙烯腈含量均为33.5%左右,聚丁二烯反式结构含量增加,顺式结构含量降低,其1,2-结构含量略有降低；聚异戊二烯反式结构含量增加,顺式结构含量降低,3,4-结构含量影响不大。随着异戊二烯用量增加,扯断伸长率增大,但对橡胶硬度及耐油性无明显影响,拉伸强度和定伸强度均在丁二烯与异戊二烯比例为1：1时达到最大。丁二烯与异戊二烯单体比例为1：1时,随着丙烯腈单体用量的增加,结合丙烯腈含量增加。同时使聚合物中聚丁二烯反式结构含量降低,顺式结构含量增加,其1,2-结构含量略有增加；聚异戊二烯的反式结构含量降低,顺式结构含量增加,3,4-结构含量略有增加。聚合物扯断伸长率降低,拉伸强度、定伸强度和邵氏硬度以及耐油性均随丙烯腈单体用量的增加有所增大。温度对聚合物的组成及微观含量影响较大,而其他助剂用量对此无明显影响。考察了不同单体配比、不同温度及不同助剂用量下聚合物的分子量及其分布和玻璃化转变温度,结果表明丁二烯与异戊二烯比例对聚合物分子量影响较小,玻璃化转变温度随异戊二烯用量的增加而增大；丙烯腈单体用量的增加使分子量增大,玻璃化转变温度有所提高；温度升高,聚合物分子量减小而分子量分布变宽；增加乳化剂用量可使聚合物分子量及其分布均增大；引发剂用量的增加,可使分子量及其分布均减小；链转移剂对分子量的调节较为明显,增大用量,可使聚合物分子量减小且分布变窄。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 概述
• 1.2 丁腈橡胶的发展
• 1.3 丁腈橡胶的生产及需求状况
• 1.4 丁腈橡胶的分类
• 1.5 丁腈橡胶的生产工艺
• 1.5.1 丁腈橡胶的热法工艺
• 1.5.2 丁腈橡胶的冷法工艺
• 1.6 丁腈橡胶的新产品
• 1.6.1 粉末丁腈橡胶（PNBR）
• 1.6.2 液体丁腈橡胶（LNBR）
• 1.6.3 丁腈橡胶胶乳（NBRL）
• 1.7 丁腈橡胶的改性
• 1.7.1 物理改性
• 1.7.2 化学改性
• 1.8 课题的提出和研究内容
• 2 实验部分
• 2.1 原料及其精制
• 2.2 主要实验设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 NBIR三元共聚物的制备
• 2.3.2 NBIR三元共聚物的处理
• 2.3.3 开炼试验
• 2.3.4 硫化试验
• 2.4 测试方法与表征
• 2.4.1 聚合反应动力学
• 2.4.2 红外特征吸收峰表征
• 2.4.3 核磁共振谱图分析组成及微观结构
• 2.4.4 分子量及其分布测定
• 2.4.5 共聚物DSC分析
• 2.4.6 力学性能测试
• 2.4.7 耐油性测试
• 3 丙烯腈、丁二烯、异戊二烯三元乳液共聚合的研究
• 3.1 三元乳液共聚合动力学的研究
• 3.1.1 丁二烯与异戊二烯比例对聚合速率的影响
• 3.1.2 丙烯腈用量对聚合速率的影响
• 3.1.3 温度对聚合速率的影响
• 3.1.4 乳化剂用量对聚合速率的影响
• 3.1.5 引发剂用量对聚合速率的影响
• 3.1.6 链转移剂对聚合速率的影响
• 3.1.7 电解质用量对聚合速率的影响
• 3.1.8 水与单体比对聚合速率的影响
• 3.2 聚合物的结构表征
• 3.2.1 红外图谱分析（FTIR）
• 1H-NMR和¹³C-NMR分析'>3.2.2 共聚物的¹H-NMR和¹³C-NMR分析
• 3.3 共聚物的组成及微观结构
• 3.3.1 共聚物组成随转化率的变化
• 3.3.2 二烯比对共聚物组成及微观结构的影响
• 3.3.3 丙烯腈用量对共聚物组成及微观结构的影响
• 3.3.4 温度比对共聚物组成及微观结构的影响
• 3.3.5 引发剂用量对共聚物组成及微观结构的影响
• 3.3.6 乳化剂用量对共聚物组成及微观结构的影响
• 3.3.7 链转移剂用量对共聚物组成及微观结构的影响
• 3.3.8 共聚物组成分布规律
• 3.4 共聚物的分子量及其分布
• 3.4.1 二烯比对共聚物分子量及其分布的影响
• 3.4.2 丙烯腈用量对共聚物分子量及其分布的影响
• 3.4.3 温度对共聚物分子量及其分布的影响
• 3.4.4 乳化剂用量对共聚物分子量及其分布的影响
• 3.4.5 引发剂用量对共聚物分子量及其分布的影响
• 3.4.6 连转移剂用量对共聚物分子量及其分布的影响
• 3.5 共聚物的性能
• 3.5.1 聚合物的物理机械性能
• 3.5.2 聚合物的耐油性
• 3.5.3 聚合物的玻璃化转变温度
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢