P(CIPA-AANa)的合成及其在吸水膨胀橡胶中的应用研究

摘要

吸水膨胀橡胶(Water-swelling Rubber,WSR)是一种新型的功能性吸水材料。在实际应用中多采用物理共混法制备WSR,但此方法存在吸水树脂和橡胶基体分散性差的问题,使WSR性能受到严重影响。为了解决解决相容性差的问题,本文设计并合成了新型的高吸水树脂P(CIPA-AANa),通过其与丁苯胶共混制备出各方面性能均比较优越的吸水膨胀橡胶。
　　实验首先以衣康酸酐和香茅醇为原料在85℃的条件进行单酯化反应3.5h,得到了香茅醇衣康酸单酯,并利用核磁共振谱图和红外谱图确定了其结构的正确性；其次用氨水处理香茅醇衣康酸单酯并得到相应的铵盐(CIPA),将CIPA和丙烯酸钠溶液进行反相乳液聚合得到新型高吸收树脂P(CIPA-AANa)。研究发现:丙烯酸钠中和度为80%,采用TX-10和Span60复配乳化剂且乳化剂的用量为单体用量的12%,交联剂用量为1.5‰,引发剂用量为4‰,反应温度为55℃,搅拌速率为850r/min时,具有稳定的反相乳化体系,并且制备出平均粒径为0.5μm的吸水树脂P(CIPA-AANa),且其吸水倍率最高可达676%。实验还对树脂的热稳定性,吸水后的凝胶强度进行了研究。研究表明:经CIPA改性后的吸水树脂具有较好的热稳定性,树脂吸水后的凝胶强度随着CIPA用量和交联剂用量的增大而增大。
　　制备吸水膨胀橡胶时,分别将改性组分CIPA在吸水树脂中的含量和吸水树脂在橡胶中的添加量为变量,研究了WSR的吸水膨胀性能和吸水前后的机械力学性能。通过SEM对WSR的断面微观结构分析表明:改性后的吸水树脂与橡胶基体具有更好的相容性和分散性。CIPA对WSR的硬度基本没有影响,但提高了WSR吸水前和吸水后的拉伸强度、扯断伸长率,经CIPA改性的吸水树脂制备的WSR的吸水倍率都有不同程度的提高:当CIPA在树脂中的含量确定后,随着P(CIPA-AANa)含量的增多,WSR的吸水倍率增大,WSR吸水前和吸水后的拉伸强度、扯断伸长率明显降低,吸水前WSR硬度有稍微增加的趋势,吸水后则随着P(CIPA-AANa)的增多,硬度明显下降,且随着P(CIPA-AANa)的增多,WSR相应的质量损失率也增大。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 大分子单体

1.1.1 大分子单体的概述

1.1.2 大分子单体的合成

1.1.3 大分子单体的聚合与应用

1.2 反相乳液聚合

1.2.1 反相乳液聚合体系组成

1.2.2 反相乳液聚合的机理

1.2.3 反相乳液聚合的研究进展

1.3 吸水膨胀橡胶

1.3.1 吸水膨胀橡胶的吸水机理

1.3.2 吸水膨胀橡胶的制备方法

1.3.3 橡胶基体的选择

1.3.4 亲水性组分的选择

1.3.5 增溶剂的选择

1.3.6 吸水膨胀橡胶的应用及存在的问题

1.4 本课题研究意义及内容

第二章 大分子单体的合成及其表征

2.1 实验原料与仪器

2.1.1 实验原料

2.1.2 实验仪器

2.2 大分子单体的合成及表征

2.2.1 香茅醇衣康酸单酯的合成

2.2.2 酸值的测定

2.2.3 核磁共振表征

2.2.4 红外表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 香茅醇农康酸单酯的合成条件

2.3.2 香茅醇衣康酸单酯的表征

2.4 本章小结

第三章 反相乳液法聚合法制备吸水树脂

3.1 实验原料与仪器

3.1.1 实验原料

3.1.2 实验仪器

3.2 吸水树脂的制备

3.2.1 丙烯酸钠单体的制备

3.2.2 大分子单体的制备

3.2.3 乳液的聚合

3.2.4 吸水树脂的制取

3.3 吸水树脂的测试与表征

3.3.1 吸水树脂的扫描电镜

3.3.2 吸水树脂的FT-IR分析

3.3.3 吸水树脂的TG,DTG分析

3.3.4 吸水树脂的吸水倍率的测定

3.3.5 强度的测定

3.4 结果与讨论

3.4.1 反相乳液聚合稳定性研究

3.4.2 P(CIPA-AANa)的FT-IR分析

3.4.3 P(CIPA-AANa)的粒径分析

3.4.4 吸水树脂的TG,DTG分析

3.4.5 影响P(CIPA-AANa)吸水能力的因素

3.4.6 影响吸水树脂凝胶强度的因素

3.5 本章小结

第四章 吸水膨胀橡胶的制备与性能研究

4.1 实验原料与仪器

4.1.1 实验原料

4.1.2 实验仪器仪器

4.2 吸水膨胀橡胶的制备与性能测试

4.2.1 吸水膨胀橡胶的制备

4.2.2 吸水膨胀橡胶的性能测试

4.3 结果与讨论

4.3.1 WSR的FT-IR分析

4.3.2 CIPA对WSR的性能的影响

4.3.3 吸水组分的用量对WSR影响

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