不饱和羧酸金属盐自聚合的研究及原位法制备甲基丙烯酸钐/丁腈橡胶复合材料

论文摘要

本论文的研究工作主要分为两部分：第一部分研究作为反应性填料的不饱和羧酸金属盐的自聚合能力；第二部分采用原位法制备甲基丙烯酸钐／丁腈橡胶复合材料,对其反应过程及性能进行了研究。第一部分主要成果如下：（1）首先研究了常用的甲基丙烯酸钠、镁、锌、钐的结构特征,重点是采用热分析方法并结合红外测试手段分析了四种甲基丙烯酸盐的热稳定性,实验表明这四种盐均具有晶体结构,自身的双键结构在290℃以上开始裂解形成自由基,发生聚合放热反应。（2）采用直接混合得到了甲基丙烯酸盐/2,5-二叔丁基过氧化-2,5-甲基己烷（英文缩写：D2,5）体系和喷雾混合方式制得了甲基丙烯酸盐/过氧化二异丙苯（英文缩写：DCP）,通过考察这两种混合体系的热稳定性信息及其热扫描之后样品的红外谱图,发现加入过氧化物之后,甲基丙烯酸盐的聚合效应提前到175℃附近,即D2,5和DCP分解生成自由基最快的温度范围内。（3）此外考察了以丙烯酸钐为代表的丙烯酸盐类及其混合体系的热稳定性,发现丙烯酸钐自身双键在270℃断裂,稳定性比甲基丙烯酸钐的差,因此在聚合反应中丙烯酸钐具有更高的反应活性。第二部分主要成果如下：采用原位反应方式制备了甲基丙烯酸钐/丁腈橡胶复合材料。通过红外、广角X射线衍射、热分析、电镜、X射线机等对制备的复合材料进行了表征。结果如下：（1）甲基丙烯酸钐在硫化过程中,受到过氧化物自由基的作用,发生了原位聚合反应生成了平均粒径为20-30nm的纳米粒子。（2）考察了复合材料的交联键类型,发现甲基丙烯酸钐在硫化过程中与橡胶基体以离子交联键形式实现键合。（3）与无原位聚合效应的硫黄硫化体系相比,原位法制备的复合材料具有优异的屏蔽性能和力学性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 X射线简介
• 1.2.1 X射线的产生
• 1.2.2 X射线的特征
• 1.3 X射线与物质的作用方式
• 1.3.1 光电效应
• 1.3.2 康普顿效应
• 1.3.3 电子对效应
• 1.4 材料屏蔽性能的影响因素分析
• 1.4.1 入射X射线的能量
• 1.4.2 材料的密度及厚度
• 1.4.3 材料的组成元素的原子序数
• 1.4.4 材料的原子吸收限
• 1.5 X射线屏蔽防护材料
• 1.5.1 混凝土
• 1.5.2 含铅橡胶
• 1.5.3 防辐射有机玻璃
• 1.5.4 防X射线纤维
• 1.5.5 稀土/高分子屏蔽复合材料
• 1.6 功能性橡胶基复合材料的制备方法
• 1.6.1 插层复合法
• 1.6.2 溶胶-凝胶法
• 1.6.3 原位聚合法
• 1.7 原位聚合法制备橡胶复合材料
• 1.7.1 原位聚合的机理
• 1.7.2 不饱和羧酸盐的性能及应用
• 1.7.3 原位聚合法制备稀土/橡胶复合材料
• 1.7.4 原位聚合过程的跟踪研究
• 1.8 本课题的目的和意义
• 1.9 本论文的主要研究内容和创新之处
• 1.9.1 本论文的主要研究内容
• 1.9.2 本论文的创新之处
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料与试剂
• 2.2 实验仪器与设备
• 2.3 试样的制备
• 2.3.1 不饱和羧酸盐单体的制备
• 2.3.2 不饱和羧酸盐/过氧化物复合体系的制备
• 2.3.3 稀土/橡胶复合材料的制备
• 2.4 性能测试与表征
• 2.4.1 差示扫描量热分析（DSC）
• 2.4.2 热失重分析（TG）
• 2.4.3 红外测试（FT-IR）
• 2.4.4 广角X射线衍射仪测试（XRD）
• 2.4.5 扫描电子显微镜观测（SEM）
• 2.4.6 透射电子显微镜观测（TEM）
• 2.4.7 小角X射线散射测试（SAXS）
• 2.4.8 力学性能测试
• 2.4.9 X射线屏蔽性能测试
• 2.4.10 平衡溶胀法表征
• 2.4.11 酸解抽提处理
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 不饱和羧酸金属盐的自聚合研究
• 3.1.1 甲基丙烯酸盐的结构分析
• 3.1.2 聚甲基丙烯酸盐的结构分析
• 3.1.3 甲基丙烯酸盐/过氧化物混合体系
• 3.1.4 小结
• 3.1.5 丙烯酸盐的结构分析
• 3.1.6 聚丙烯酸盐的结构分析
• 3.1.7 丙烯酸盐/过氧化物混合体系
• 3.1.8 小结
• 3.1.9 不饱和羧酸金属盐的聚合机理
• 3.2 稀土/橡胶复合材料
• 3.2.1 稀土/橡胶复合材料的力学性能
• 3/NBR复合材料的原位反应过程研究'>3.2.2 Sm（MA）₃/NBR复合材料的原位反应过程研究
• 3.2.3 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
• 导师简介
• 作者简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书