不饱和羧酸金属盐原位补强POE的研究

摘要

本文首先以过氧化物为交联剂，将不同的传统补强剂（炭黑、白炭黑）用于POE补强改性，考察了不同硫化剂和补强剂组合及其用量对POE硫化胶力学性能和微观形态结构的影响，结果表明，过氧化二异丙苯（DCP）体系的补强效果较好，尤其当DCP用量为2份，炭黑用量为60份时，POE硫化胶的强度最大，达到22.4MPa。
　　 本文对POE/甲基丙烯酸锌（ZDMA）/过氧化物复合体系进行了研究，以过氧化物为引发剂，与ZDMA粉末一起直接填充到POE中对其进行补强改性，研究了过氧化物种类及其用量、ZDMA用量对POE的补强效果。结果表明，DCP较二-（叔丁基过氧异丙基）苯（BIBP）、过氧化苯甲酰（BPO）引发效果好，当其DCP用量为2-3份，且ZDMA用量为40份时，硫化胶综合性能较好。对POE/ZDMA/DCP混炼胶的DSC曲线分析表明，ZDMA是一类反应型填料，在过氧化物交联POE的同时，作为填充剂的ZDMA还发生了放热化学反应。另外，ZDMA的加入不仅加快了硫化速度也提高了硫化胶的交联密度。
　　 原位生成不饱和羧酸盐补强橡胶的另一种方法就是通过金属氧化物（氢氧化物）与羧酸反应，生成不饱和羧酸盐颗粒。本文研究了原位合成各类羧酸盐对POE的补强。经各类金属化合物与各类羧酸的原位反应产物对POE补强效果的比较，发现含有α，β碳碳双键（C=C）结构的羧酸盐才具有补强作用。甲基丙烯酸（MAA）与不同金属化合物反应对POE都具有优异的补强效果。详细研究了ZnO/MAA、MgO/MAA、Al（OH）3/MAA原位合成相应的不饱和羧酸盐对POE的补强作用。探讨了影响补强作用的各种因素，结果发现，过氧化物用量、不饱和羧酸盐理论生成量以及金属化合物与羧酸之间的摩尔比明显影响着硫化胶的性能。用ZnO/MAA原位生成ZDMA补强POE时，过量的ZnO显著提高了硫化胶的拉伸强度，其最大值可达42.4MPa，并保持了500％的扯断伸长率，明显优于直接填充ZDMA的性能。这样高的强度是POE用常规的炭黑、白炭黑补强方法难以实现的，这是一种新型的获得高强度、高伸长特性的POE的补强方法。用FTIR证实了ZnO/MAA的确在POE混炼过程中转化成了甲基丙烯酸锌，用SEM观察了混炼胶与硫化胶的相态结构发现ZnO与MAA在POE基体中原位生成了甲基丙烯酸锌。另外还研究了炭黑与不饱和羧酸盐并用对POE的补强，发现不饱和羧酸盐用量为20份，炭黑用量为30份时，POE硫化胶也具有很好的力学性能。