丁苯和丁基橡胶溶度参数的计算、测定及应用

摘要

本课题采用三种不同的计算方法计算了丁苯橡胶以及三种不同牌号丁基橡胶(Butyl301、Chlorobutyl1240、Bromobutyl X2)的溶度参数。同时，采用平衡溶胀法结合计算机软件模拟的方法测定了丁苯橡胶以及三种不同牌号丁基橡胶的溶度参数，并将二者的结果进行了对比。然后对通过三维溶度参数获得的Hansen二维溶度参数图，聚合物溶度参数窗，RED与橡胶溶胀比的关系曲线图的应用进行了进一步的研究。另外，为了考察交联程度对溶胀法测定丁苯橡胶溶度参数的影响，我们制备了一系列不同交联程度的丁苯橡胶的样品，测定出其的溶度参数。通过不同交联度丁苯橡胶的样品，我们还可以确定丁苯橡胶与溶剂的Flory-Huggins相互作用参数x，采用x作为划分良溶剂与不良溶剂的标准，同样可以测定丁苯橡胶的溶度参数。最后，为了能够应用三维溶度参数理论为丁基橡胶选择合适的增塑剂，我们测定了液体石蜡，石蜡油以及芳烃油这三种增塑剂的三维溶度参数，然后结合三维溶度参数已知的邻苯二甲酸辛酯(DOP)，对四种增塑剂对丁基橡胶的增塑效果进行了考察，并与理论预测结果进行了对比。除此之外，我们还对三维溶度参数理论在炭黑填充丁基橡胶体系增塑剂选择上的应用进行了研究。
　　结果表明，采用计算方法计算得到的橡胶的溶度参数以及通过平衡溶胀法测定出橡胶的溶度参数的结果有一定的差异。本课题中我们将采用实验方法测得的溶度参数的结果作为橡胶溶度参数的最终结果。经测定，这几种橡胶的溶度参数的结果分别为丁苯橡胶:δd=16.82(MPa)1/2，δp=3.00(MPa)1/2，δh=3.38(MPa)1/2，δt=17.41(MPa)1/2; Butyl301;δd=17.1(MPa)1a,δp=1.2(MPa)1/2,δh=0.7(MPa)1/2;Chlorobutyl1240;δd=17.2(MPa)1/2,δp=1.1(MPa)1/2,δh=0.2(MPa)1/2; Bromobutyl X2;δd=17.2(MPa)1/2，δp=0.7(MPa)1/2，δh=0.7(MPa)1/2。另外，随着丁苯橡胶交联密度的变化，平衡溶胀法测得的丁苯橡胶的三维溶度参数基本上没有变化，只是在交联密度很低的情况下，丁苯橡胶的溶度参数有着很小的变化。利用Hansen二维溶度参数图，Teas二维溶度参数图可以方便选择溶剂橡胶的溶剂以及混合溶剂。
　　此外，利用三维溶度参数值计算了橡胶和溶剂的相对能量差RED。研究分析橡胶的溶胀比与RED之间的关系表明，随着RED数值的增大橡胶溶胀比的数值减小，并且在RED=1处出现波动。因此，推断通过理论计算就可以得到聚合物在某种已知液体的溶胀行为，具有非常广泛的使用价值和应用前景。
　　最后，通过对不同增塑剂对丁基橡胶增塑效果的研究发现，我们实验得到的实际结果与理论预测的结果相一致，因此我们可以通过三维溶度参数理论为丁基橡胶选择合适的增塑剂。同样，三维溶度参数理论也适用于填充炭黑的丁基橡胶体系。在未来的实际应用中，三维溶度参数在增塑剂的选择方面会发挥出巨大的作用。

目录

摘要

符合说明

第一章 绪论

1．1 一维溶度参数(Hildebrand溶度参数)

1．2 三维溶度参数(Hansen溶度参数)

1．3 溶度参数与Flory-Huggins相互作用参数(x)之间的关系

1．4 溶度参数的测定方法

1．4．1 粘度法

1．4．2 反相色谱法

1．4．3 浊点滴定法

1．4．4 溶解法

1．4．5 平衡溶胀法

1．5 溶度参数的应用

1．5．1 溶剂的选择

1．5．2 相容性的预测

1．5．3 填料分散及填料与基体界面相互作用

1．5．4 其他的一些应用

1．6 选题目的及研究内容

1．6．1 选题目的

1．6．2 研究内容

第二章 丁苯橡胶的溶度参数的计算、测定及应用

2．1 溶度参数的计算

2．1．1 Hoftyzer and Van Krevelen计算法

2．1．2 Hoy计算法

2．1．3 Beerbower计算法

2．2 丁苯橡胶溶度参数的测定

2．2．1 实验原材料

2．2．2 实验仪器与设备

2．2．3 丁苯橡胶样品的制备

2．2．4 测试

2．2．5 结果与讨论

2．3 三维溶度参数的应用

2．3．1 二维溶度参数图

2．3．2 聚合物溶度窗

2．3．3 相对能量差(RED)的应用

2．4 交联密度对溶度参数测定的影响

2．4．1 实验方法及测试方法

2．4．2 实验结果与讨论

2．5 本章小结

第三章 丁基橡胶的溶度参数的计算、测定及应用

3．1 丁基橡胶三维溶度参数的计算

3．1．1 Hoftyzer and Van Krevelen计算法

3．1．2 Hoy计算法

3．1．3 Beerbower计算法

3．2 丁基橡胶以及卤化丁基橡胶溶度参数的测定

3．2．1 实验原材料

3．2．2 实验仪器与设备

3．2．3 丁基以及溴化丁基橡胶样品的制备

3．2．4 测试

3．2．5 结果与讨论

3．3 丁基橡胶三维溶度参数的应用

3．3．1 二维溶度参数图

3．3．2 聚合物溶度窗

3．3．3 相对能量差(RED)的应用

3．3．4 Flory-Huggins相互作用参数的计算

3．5 本章小结

第四章 三维溶度参数在增塑剂选择方面的应用

4．1 增塑剂三维溶度参数的测定

4．1．1 实验原材料

4．1．2 实验方法

4．1．3 结果与讨论

4．2 Ra在丁基橡胶增塑剂选择上的应用

4．2．1 实验原材料

4．2．2 实验仪器

4．2．3 样品制备

4．2．4 测试及表征

4．2．5 结果与讨论

4．3 Ra在炭黑填充后丁基橡胶增塑剂选择上的应用

4．3．1 实验原材料

4．3．2 实验仪器

4．3．3 样品制备

4．3．4 测试及表征

4．3．5 结果与讨论

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

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