马来酸酐接枝改性反式异戊二烯的制备及表征

摘要

反式-1,4-聚异戊二烯TPI又称合成杜仲胶，因其分子链结构微观有序易于结晶，在常温下具有较高的结晶度，所以室温下为结晶性的硬质塑料，具有热塑性弹性体的特征。TPI具有良好的抗撕裂、耐磨和抗湿滑性能，以及优异的生物相容性和形状记忆性，在绿色轮胎胎面胶材料、医用材料、阻尼材料、电子和航空领域具有潜在的应用价值。但由于其在常温下为晶态，加工过程消耗能耗大，与极性聚合物的相容性较差，其应用受到一定的限制，因此对TPI进行功能化改性具有重要的理论和实际意义。 首先本文以环己烷为溶剂，分别选用过氧化二异丙苯（DCP）和过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂，用溶液法制备了马来酸酐（MAH）接枝反式聚异戊二烯（TPI）（TPI-g-MAH），通过红外谱图及XRD对接枝产物进行表征，采用核磁谱图分析了接枝产物的结构。结果表明在相同的单体与引发剂的用量下，溶液法中DCP引发MAH接枝反式聚异戊二烯反应效率更高；接枝反应主要是取代TPI大分子链碳碳双键的α-亚甲基的氢原子发生的。 其次本文采用熔融法制备了马来酸酐（MAH）接枝反式聚异戊二烯（TPI）（TPI-g-MAH），通过傅里叶变换红外光谱法FTIR、化学滴定法和差示扫描量热法DSC对接枝产物进行表征，探讨了接枝反应机理，研究了DCP、MAH用量以及工艺因素对接枝产物TPI-g-MAH物理性能的影响。结果表明，以DCP、BPO作为引发剂，接枝产物TPI-g-MAH均存在接枝现象，MAH主要与TPI中的的α氢发生取代反应而接入TPI大分子链上，采用DCP比BPO得到接枝产物的接枝率高2倍，凝胶含量Ge小2.2倍；DSC谱图显示接枝后的产物TPI-g-MAH由双峰转向单峰分布，采用DCP比BPO得到的接枝产物DSC熔融峰窄，峰面积小；与纯TPI相比，接枝产物TPI-g-MAH的拉伸强度下降，且随MAH和DCP用量的增加，TPI-g-MAH的拉伸强度下降明显；在引发剂种类和引发剂份数不变的情况下，随反应温度增加，凝胶含量增加，接枝率先增加后降低；转子转速增加，凝胶含量先较小后增加，接枝率先增加后降低。 最后研究了熔融法制备的反式聚异戊二烯（TPI）接枝马来酸酐（MAH）（TPI-g-MAH）与顺式异戊二烯(IR)共混，研究了IR/TPI和TPI-g-MAH/IR共混物的力学性能、微观形态。结果表明相比未接枝的TPI，TPI-g-MAH能够改善共混物的界面相容性，提高白炭黑的分散性和硫化胶的力学性能，缩短IR共混胶胶的硫化时间。

目录

1 文献综述

1.1 马来酸酐接枝改性

1.1.1 马来酸酐

1.1.2 马来酸酐接枝聚乙烯

1.1.3 马来酸酐接枝聚丙烯

1.1.4 马来酸酐接枝尼龙 6

1.1.5 马来酸酐接枝氟橡胶

1.1.6 马来酸酐接枝天然橡胶

1.2 TPI介绍

1.2.1 TPI的合成

1.2.2 TPI的结构与性能

1.2.3 TPI的改性

1.2.4 TPI的应用

1.3 TPI接枝改性MAH

1.3.1 TPI-g-MAH的反应原理

1.3.2 TPI-g-MAH的聚合方法

1.3.3 TPI-g-MAH的表征方法

1.3.4 TPI-g-MAH的性能

1.3.5 TPI-g-MAH的应用

1.4 选题的目的及意义

2 实验部分

2.1 实验原料和仪器

2.1.1 实验原料

2.1.2实验主要仪器

2.2实验方法

2.2.1溶液法制备的马来酸酐接枝反式聚异戊二烯（TPI-g-MAH）

2.2.2 熔融法制备的马来酸酐接枝反式聚异戊二烯（TPI-g-MAH）

2.2.3 TPI-g-MAH 在 IR 橡胶中的应用

2.3实验测试与表征

2.3.1红外光谱分析（FT-IR）

2.3.2核磁共振测试（NMR）

2.3.3差示扫描量热分析(DSC)

2.3.4 溶胀指数的测试

2.3.5接枝率的测试

2.3.7 混炼胶硫化性能曲线测试

2.3.8 邵氏硬度测试

2.3.9 拉伸性能测试

2.3.10 阿克隆磨耗测定

2.3.11 橡胶加工分析仪 RPA

3 溶液法制备 TPI-g-MAH

引言

3.1红外光谱分析

3.2 DSC分析

3.3 XRD分析

3.4 1H-NMR 分析

3.5 接枝反应机理的探讨

3.6 本章小结

4 熔融法制备 TPI-g-MAH

引言

4.1 不同引发剂对 TPI-g-MAH的研究

4.1.1 红外光谱分析

4.1.2 TPI-g-MAH的接枝率和溶胀指数

4.1.3 TPI-g-MAH的热性能

4.1.4 TPI-g-MAH的物理性能

4.2 MAH用量对TPI-g-MAH的研究

4.2.1 MAH用量对TPI-g-MAH的接枝率影响

4.2.2 MAH用量对TPI-g-MAH的凝胶含量影响

4.3 DCP用量对TPI-g-MAH的研究

4.3.1 DCP用量对TPI-g-MAH的接枝率影响

4.3.2 DCP用量对TPI-g-MAH的凝胶含量影响

4.4 工艺因素对 TPI-g-MAH的研究

4.4.1 反应温度的影响

4.4.2 转子转速的影响

4.5本章小结

5 TPI-g-MAH在 IR橡胶中的应用研究

5.1 不同引发剂制备接枝产物在 IR橡胶中的应用

5.1.1 硫化曲特性

5.1.2 拉伸性能测试

5.1.3邵氏硬度

5.1.4撕裂强度

5.1.5共混胶的微观形态

5.1.6 RPA分析

5.2加工温度影响因素

5.2.1 硫化曲特性

5.2.2 拉伸性能测试

5.3本章小结

结论

参考文献

致谢

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