溴化改性氯丁橡胶的实验研究

摘要

氯丁橡胶是由氯丁二烯（2-氯-1，3丁二烯）单体聚合而得的一种通用特种合成橡胶。除了具有一般橡胶优良的物理机械性能之外，还具有耐候、耐油、耐化学制品等优良的特性，因此，在各种合成橡胶中占有特殊的地位，应用范围非常广泛。氯丁橡胶分子链结构较规整，且双键上连接有极性氯原子，使得双键和氯原子都变得不活泼，导致氯丁橡胶的硫化比较困难、低温易结晶，在硫化过程中不得不采用促进剂亚乙基硫脲(ETU)。为了避免硫化促进剂的毒害作用，传统的方法大多是采用新型的硫化促进剂代替ETU，其缺点就是加工不够安全，易焦烧。
　　溴化改性是解决这一问题的重要途径。溴化不仅能够改变分子链结构，解决低温易结晶的缺点，而且能够引入键能较低的碳溴键，提高硫化活性。目前，溴化改性广泛应用与丁基橡胶、天然橡胶、乙丙橡胶、顺丁橡胶等的改性。但是溴化改性氯丁橡胶的研究还未见文献报道。本文以重庆长寿化工厂的氯丁橡胶为研究对象，针对氯丁橡胶硫化较困难、低温易结晶硬化等缺点，提出了溴化改性氯丁橡胶的实验研究。
　　本文以两种方法制备了溴化氯丁橡胶，研究了以下几个方面：
　　①一种是以液溴为溴化试剂、偶氮二异丁腈为引发剂、氯仿为溶剂，制备了溴化氯丁橡胶样品。并通过进行一系列实验确定了溴化改性氯丁橡胶的最优实验条件，以偶氮二异丁腈为引发剂，在加热温度50℃，反应时间为10 min，胶液浓度10％时，得到溴化氯丁橡胶的溴含量比较高。采用紫外光谱、红外光谱和1H-NMR分析表征了氯丁橡胶溴化反应前后结构中官能团的变化，通过分析得出，氯丁橡胶的溴化反应以α位取代反应为主。同时采用门尼粘度仪测定了氯丁橡胶和样品的门尼粘度，通过盘式硫化仪测定了氯丁橡胶和样品的硫化速度。溴化反应后，样品的门尼粘度有所下降，焦烧时间和正硫化时间明显缩短，硫化速度大大提高，但样品的力学性能有所下降。
　　②另一种方法则是以三溴化硼和氯丁橡胶为原料制备溴化氯丁橡胶样品。在室温下，搅拌反应3h，随着三溴化硼用量的增加，溴含量是增加的。由于三溴化硼反应比较温和，所以以三溴化硼为溴化试剂制备的溴化氯丁橡胶溴含量较低，溴含量平均值在1.76%。由1H-NMR检测结果表明，溴化后的特征峰很明显。通过门尼粘度及硫化速度检测结果表明，与氯丁橡胶相比，样品的门尼粘度略有升高，样品的焦烧时间和正硫化时间缩短，硫化速度有所提高，同时样品的力学性能也有所增加。

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目录

1 绪 论

1.1 引言

1.2 氯丁橡胶概述

1.3 氯丁橡胶的结构与性能

1.4 氯丁橡胶的现状

1.5 氯丁橡胶的硫化机理研究现状

1.6 卤化橡胶研究现状

1.7 论文研究内容及创新点

2 实验部分

2.1 实验试剂及仪器装置

2.2 实验方法

3 Br2改性氯丁橡胶的实验研究

3.1 溴化氯丁橡胶表面形貌的表征

3.2 液溴用量对溴含量的影响

3.3 反应时间对溴含量的影响

3.4 胶液浓度对溴含量的影响

3.5 反应温度对溴含量的影响

3.6 溴化氯丁橡胶的结构表征

3.7 溴化氯丁橡胶的性能表征

3.8 溴化反应机理分析

3.9 本章小结

4 BBr3改性氯丁橡胶的实验研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 实验结果与讨论

4.4 溶剂的回收

4.5本章小结

5 结论与展望

5.1 论文主要结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录