环氧化稀土异戊橡胶的制备及结构性能研究

摘要

目前，天然橡胶(NR)的生产增速缓慢，难以满足国内橡胶发展的需求。顺式1，4-聚异戊橡胶(IR)因其分子结构及物理力学性能等方面与天然橡胶最为接近，因此可作为天然橡胶的主要替代品，以解决天然橡胶资源紧缺的难题。本文针对俄罗斯产Ln-IR，通过原位生成过氧甲酸制备EIR，对制备不同环氧化度稀土异戊橡胶的反应条件和EIR的结构性能进行了较为系统的研究。旨在为实际生产提供理论依据。
　　 以过氧化氢为氧化剂，甲酸为催化剂对稀土异戊橡胶(Ln-IR)进行环氧化改性。采用核磁共振氢谱(1H-NMR)、红外光谱分析(IR)对制备的环氧化Ln-IR的结构进行了表征，并进行了定量计算。结果表明，在反应温度40℃-60℃，反应时间2h-5h，甲酸/过氧化氢摩尔比约为1时，环氧化度较高且没有副反应发生。
　　 研究了5种不同环氧化度的稀土异戊橡胶的混炼胶及硫化胶的性能，结果表明:随着环氧化度从0％增至50％，EIR混炼胶焦烧时间缩短，硫化速度加快，最大转矩值增大，得到最佳硫化条件为:温度145℃，时间10min。随着环氧化度的增加，胶样的最大应力、拉伸强度、硬度增加，断裂伸长率降低。在100℃热空气老化48h后，胶样的最大应力、拉伸强度、断裂伸长率均下降，且随着环氧化度的增加，其性能下降率有增大的趋势。随着环氧化度的增加，EIR的耐油性能提高，且都明显优于Ln-IR，表明环氧化改性能够明显提高Ln-IR的耐油性能。热空气老化后硫化胶的硬度值明显高于老化前的的硫化胶硬度值;浸油后的硫化胶硬度值明显变小且低于浸油前的硫化胶。可以通过热空气老化、浸油来调节硫化胶的硬度。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 稀土异戊橡胶

1．1．1 异戊橡胶结构

1．1．2 国内稀土异戊橡胶研究状况

1．1．3 国外异戊橡胶研究状况

1．1．4 国产稀土异戊橡胶的性能研究

1．1．5 异戊橡胶的应用

1．2 橡胶的环氧化方法

1．2．1 有机过酸环氧化改性

1．2．2 过渡金属催化下的环氧化反应

1．3 影响环氧化反应的因素

1．3．1 溶剂

1．3．2 环氧化试剂的浓度

1．3．3 反应温度

1．3．4 反应时间

1．4 环氧化度的表征

1．4．1 化学滴定法

1．4．2 红外光谱分析

1．4．3 核磁共振分析

1．5 环氧化稀土异戊橡胶的性能与应用

1．5．1 环氧化稀土异戊橡胶的性能

1．5．2 环氧化橡胶的应用

第2章 实验部分

2．1 原料及仪器设备

2．1．1 实验原料

2．1．2 仪器及设备

2．2 EIR的制备

2．2．1 实验步骤

2．3 环氧化度的表征方法

2．3．1 化学滴定法

2．3．2 红外光谱分析

2．3．3 核磁共振分析

2．4 混炼胶的制备

2．5 橡胶的硫化

2．5．1 硫化曲线的测定

2．5．2 橡胶的硫化

2．6 硫化橡胶性能的测试

2．6．1 拉伸性能

2．6．2 老化性能

2．6．3 耐油性能

2．6．4 邵氏硬度

第3章 结果与讨论

3．1 环氧化稀土异戊橡胶的制备与表征

3．1．1 Ln-IR的表征分析

3．1．2 反应温度对环氧化度的影响

3．1．3 反应时间对环氧化度的影响

3．1．4 甲酸／过氧化氢摩尔比对环氧化度的影响

3．1．5 小结

3．2 环氧化稀土异戊橡胶的性能研究

3．2．1 混炼性能研究

3．2．2 硫化特性研究

3．2．3 硫化胶性能研究

3．2．4 硫化胶的老化性能

3．2．5 硫化胶的耐油性能

3．2．6 硫化胶邵氏硬度

3．2．7 小结

结论

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢