溴化丁基橡胶合成过程中影响因素的研究

摘要

本论文采用溶液法制备溴化丁基橡胶，重点考察液溴浓度、胶液浓度、溴化反应时间、停留时间对溴化丁基橡胶的不饱和度、门尼黏度、溴含量、微观结构的影响规律。实验结果表明：随着液溴浓度和反应时间的逐渐增加，溴含量会不断升高，最后逐渐趋于一个理论最大值，同时不饱和度和门尼黏度会随液溴浓度的增加而下降。在综合分析了溴含量、门尼黏度、不饱和度的变化规律的基础上，得出了以下结论：在液溴分散效果良好的条件下，只需将液溴和丁基橡胶中双键的物质量比值控制在0.85～1范围内，溴化反应时间为30～60s，所制备的溴化丁基橡胶中的溴元素质量百分比含量就能达到1.5～2.5％的理想范围内。
　　 溴化丁基橡胶主要存在两种微观结构：溴代仲位烯丙基构型和溴代伯位烯丙基构型，前者占据了主导地位。在溴化反应过程中存在分子结构重排，即溴代仲位烯丙基构型向溴代伯位烯丙基构型发生转化。通过对溴化丁基橡胶微观结构的模拟计算，我们发现溴代仲位烯丙基构型体系的能量要略微低于溴代伯位烯丙基构型，说明在溴化反应中更容易得到溴代仲位烯丙基构型占优势的产物。还发现在溴代伯位烯丙基构型中的C-Br键键长比在溴代仲位烯丙基构型中更短，说明键能更高一些，由此也不难证明伯位溴原子比仲位溴原子更稳定。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1 卤化丁基橡胶发展简介

1.2 卤化丁基橡胶发展现状

1.3 卤化丁基橡胶的性质及用途

1.3.1 卤化丁基橡胶的性质

1.3.2 卤化丁基橡胶的用途

1.4 卤化丁基橡胶的制备工艺

1.4.1 卤化丁基橡胶的常规制备方法

1.4.2 制备卤化丁基橡胶的其它方法

1.5 丁基橡胶卤化反应的机理

1.6 卤化丁基橡胶的微观结构

1.7 本论文课题研究目的和意义

第二章 实验部分

2.1 实验试剂和原料

2.2 实验仪器和设备

2.3 实验方法

2.3.1 丁基橡胶溶解

2.3.2 丁基橡胶溴化阶段

2.3.3 溴化丁基橡胶的中和洗涤

2.3.4 溴化丁基橡胶的回收

2.3.5 溴化丁基橡胶的后处理

2.4 产品表征

2.4.1 红外光谱仪测定

2.4.2 1H-NMR的测定

2.4.3 环氧滴定法测定橡胶的不饱和度

2.4.4 门尼黏度测定

第三章 实验结果与讨论

3.1 溴化丁基橡胶(BIIR)结构的研究

3.1.1 BIIR的红外谱图(FTIR)分析

3.1.2 BIIR的核磁共振(1H-NMR)分析

3.2 液溴浓度对BIIR性质的影响

3.2.1 液溴浓度对BIIR溴含量/微观结构的影响

3.2.2 液溴浓度对BIIR门尼黏度/不饱和度的影响

3.2.3 小结

3.3 溴化反应时间对BIIR性质的影响

3.3.1 溴化反应时间对BIIR溴含量的影响

3.3.2 溴化反应时间对BIIR门尼黏度/不饱和度的影响

3.3.3 小结

3.4 胶液浓度对BIIR性质的影响

3.4.1 胶液浓度对BIIR的溴含量/微观结构的影响

3.4.2 胶液浓度对BIIR门尼黏度/不饱和度的影响

3.4.3 小结

3.5 溴化反应时间和胶液浓度对BIIR性质的共同影响

3.5.1 溴化反应时间和胶液浓度对BIIR溴含量/微观结构的共同影响

3.5.2 溴化反应时间和胶液浓度对BIIR门尼黏度/不饱和度的共同影响

3.5.3 小结

3.6 停留时间对BIIR性质的影响

3.6.1 停留时间对BIIR溴含量/微观结构的影响

3.6.2 停留时间对BIIR门尼黏度/不饱和度的影响

3.6.3 小结

3.7 燕山1751丁基橡胶的溴化

3.7.1 反应装置介绍

3.7.2 燕山1751丁基橡胶的溴化结果

3.8 导致BIIR门尼黏度下降的因素

3.8.1 搅拌速度对BIIR门尼粘度的影响

3.8.2 溴化时间对BIIR门尼粘度的影响

3.8.3 小结

3.9 合成氯化丁基橡胶新工艺的研究

3.9.1 氯化丁基橡胶制备方法

3.9.2 氯化丁基橡胶红外谱图

3.9.3 氯化丁基橡胶的1H-NMR谱图

3.10 高斯计算

3.10.1 化学计算简介

3.10.2 溴化丁基橡胶微观结构的模拟

3.10.3 溶剂效应

第四章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

作者和导师简介

北京化工大学 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书