苯乙烯接枝改性丁腈橡胶的制备及应用研究

《苯乙烯接枝改性丁腈橡胶的制备及应用研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《苯乙烯接枝改性丁腈橡胶的制备及应用研究（42页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、a1 兰州理工大学兰州理工大学苯乙烯接枝改性丁腈橡胶的制备及应苯乙烯接枝改性丁腈橡胶的制备及应用研究用研究 导 师：杨保平教授 龚光碧教授级高工a2目录目录攻读硕士期间发表的文章攻读硕士期间发表的文章致谢致谢结论结论主要研究内容主要研究内容绪论绪论a3 研究背景研究背景u丁腈橡胶C H2C HC H2C H2C HC NC H2C H2xC HC H2yzC H2a4 研究背景研究背景2021年中国大陆地区NBR装置产量情况万吨/年 a5 研究背景研究背景pNBR消费现状 世界各个国家和地区NBR的消费结构a6 研究背景研究背景制备强胶黏剂制备强胶黏剂 利用丁腈橡胶优良的粘结性能，接枝高极性的

2、单体，增强丁腈橡胶的极性，从而加强其粘结性能。NBRNBR接枝改性现状接枝改性现状 作为增溶剂作为增溶剂丁腈橡胶接枝共聚物在物理共混时可用作增溶剂，起降低界面能、促进相分散、强化相间粘结的作用。a7 研究背景研究背景胡春圃、洪良构，以AIBN或BPO为引发剂,研究了甲基丙烯酸甲脂与丁腈橡胶的自由基溶液接枝共聚反响，制备了高强度结构胶粘剂。谢静思等以两亲性接枝聚合物丙烯酰胺接枝丁腈橡胶为增溶剂,将丁腈橡胶与自制的吸水树脂共混制备出了吸水膨胀丁腈橡胶。Raiisi-Nia等以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为单体，对丁腈橡胶进行接枝。用接枝后的丁腈橡胶和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共混，通过电镜和

3、动态力学性能分析，接枝GMA的丁腈橡胶大大改善了和PET的相容性。a8 研究背景研究背景2 改进聚合工艺改善聚合配方1 提高自控水平3 高性能产品4新型乳化剂环境友好、可降解单体及助剂分段或连续参加 DCS控制、PTC配方管理提升产品质量、与各种聚合物共混拓宽产品应用领域 NBR主要技术进展a9 课题研究目的和意义课题研究目的和意义1提高丁腈橡胶产品性能，通过接枝苯乙烯制备力学性能较好的丁腈橡胶2丁腈橡胶接枝苯乙烯共聚物与SAN树脂共混，扩宽产品的应用领域3丁腈橡胶接枝苯乙烯工艺易与现有装置结合，产品易工业化，具有良好的工业前景。a10 课题的创新点?苯乙烯接枝改性丁腈橡胶的制备及应用研究?主

4、要主要创新点创新点 直接采用丁腈胶乳接枝苯乙烯制备NBR-g-St接枝共聚物来改性SAN树脂，以往的研究多以聚丁二烯橡胶为根底胶乳，接枝苯乙烯、丙烯腈等刚性单体，改性SAN树脂。利用接枝技术改善了丁腈橡胶的力学性能a112 研究内容乳液法丁腈橡胶接枝苯乙烯的合成与表征SAN树脂的制备NBR-g-St改性SAN树脂的性能研究a12 乳液法丁腈橡胶接枝苯乙烯的合成与表征乳液法丁腈橡胶接枝苯乙烯的合成与表征实验方案丁腈橡胶胶乳乳液聚合接枝StNBR-g-St纯化测其接枝率、接枝效率的影响因素混炼硫化测其力学性能纯化方法：将接枝产物用丙酮浸泡24h加热至60，回流4小时后，倒出混合物用离心机别离，在1

5、0000转速下离心别离20分钟,用于测接枝率、接枝效率。a13 乳液法丁腈橡胶接枝苯乙烯的合成与表征乳液法丁腈橡胶接枝苯乙烯的合成与表征引发体系对接枝反响的影响引发体系对接枝反响的影响 StSt用量对接枝反响的影响用量对接枝反响的影响 反响温度和时间对接枝反响的影响反响温度和时间对接枝反响的影响 四个影响因素对接枝产物凝胶率的影响四个影响因素对接枝产物凝胶率的影响 接枝聚合物的结构表征接枝聚合物的结构表征 乳液法丁腈橡胶接枝苯乙烯的合成与表征 不同单体量对接枝共聚物硫化胶的影响不同单体量对接枝共聚物硫化胶的影响 a14接枝聚合物的结构表征u红外色谱表征300025002000150010005

6、00b(NBR-g-St)a(NBR)Wavenumber/cm-12235 cm为丙烯腈的吸收峰是丁腈橡胶的主要特征峰。b为NBR-g-St的红外谱图，与a相比，出了上述丁腈橡胶的特征吸收峰外，还在1640 cm 处和700cm处分别出现苯环骨架的特征吸收峰和苯环的一元弯曲振动峰。a15接枝聚合物的结构表征abc NBR 和 NBR-g-St 外表形貌的扫描电镜照片注：%)a16引发体系对接枝反响的影响引发体系对接枝反响的影响 u接枝率和接枝效率 的测算u 采用重量法测定丁腈橡胶接枝反响的、接枝率GD以及接枝效率(GE，以质量百分数表示，计算式为:M2经离心别离后接枝聚合物的干重M1称取接枝

7、聚合物物的质量A接枝后的丁腈橡胶胶含量X投料的橡胶质量分数Y投料的单体质量分数1121211MMAG DMAMMAG EMAAXXY 转 化 率a17引发体系对接枝反响的影响引发体系对接枝反响的影响KPS 和 KPS/SHS 引发体系对接枝反响影响0.51.01.52.02.53.00102030405060GD GE(%)the amount of KPS/SHS(%)GD GE KPS/SHS 用量对接枝反响的影响 KPS 与 SHS 的摩尔比对接枝反响的影响 a18St 用量对接枝反响的影响用量对接枝反响的影响101520253035405101520253035404550556065

8、70GD、GE（%）the amount of St（%）GD GE St用量对接枝反响的影响 a19反响温度和时间对接枝反响的影响反响温度和时间对接枝反响的影响反响温度对接枝反响的影响 反响时间对接枝反响的影响a20接枝率、接枝效率研究小结接枝率、接枝效率研究小结对接枝率、接枝效率的研究说明：丁腈橡胶乳液接枝苯乙烯时氧化复原引发体系的接枝率、接枝效率均高于由过硫酸钾组成的单一引发体系。引发剂KPS/SHS最正确用量为2.5%，摩尔比为1：1。反响温度最正确为45、反响时间为4小时。随着单体量的增加接枝率呈上升趋势接枝效率变化不大，从接枝率、接枝效率角度考虑单体最正确用量为30%。a21四个影

9、响因素对接枝产物凝胶含量的影响采用单因素实验法研究了单体苯乙烯投料量、引发剂 KPS/SHS 投料量、反响温度、反响时间四因素对接枝共聚物中凝胶率变化的影响。单体投料量对凝胶含量的影响引发剂用量对凝胶含量的影响a22四个影响因素对接枝产物凝胶率的影响四个影响因素对接枝产物凝胶率的影响 产物中凝胶率随单体投料量St、引发剂KPS/SHS 投料量的增加而增大；随着反响时间的延长，产物中的凝胶率也会增多；随着反响温度的升高，产物中凝胶率先增后下降。反响温度对凝胶含量的影响反响时间量对凝胶含量的影响a23不同单体量对接枝共聚物硫化胶的影响不同单体量对接枝共聚物硫化胶的影响不同单体量对NBR-g-St硫

10、化特性的影响 单体苯乙烯投料量的增加使橡胶的硬度升高，丁腈橡胶接枝苯乙烯共聚物的流动性变差，接枝共聚物的焦烧时间、正硫化时间明显降低，加工工艺的平安性降低。综合考虑，当单体St含量为10%-30%时，胶料耐焦烧性好，加工平安性较高。a24不同单体量对接枝共聚物硫化胶的影响不同单体量对接枝共聚物硫化胶的影响 不同单体量对聚合物力学性能的影响单体量对橡胶硬度的影响单体量对橡胶拉伸强度的影响a25不同单体量对接枝共聚物硫化胶的影响不同单体量对接枝共聚物硫化胶的影响 不同单体量对聚合物力学性能的影响单体量对橡胶伸长率的影响单体量对橡胶300%定伸应力的影响a262.2 SAN树脂的制备 苯乙烯-丙烯腈

11、简称SAN共聚物是一种无色透明的热塑性树脂，以丙烯腈和苯乙烯为原料制得。其具有良好的硬度、刚性、耐高温型、耐化学性。由于SAN树脂的这些特性和其固有的透明性其主要用途为制作透明结构材料或用于高分子材料的共混。其在医用制品、汽车部件、机械附件、电器、建筑等方面有广泛的用途。采用悬浮聚合工艺制备SAN树脂。通过改变单体丙烯腈的量合成不同熔体流动速率的SAN树脂以备和NBR-g-St接枝共聚物共混。a272.2 SAN树脂的制备TDMTDM对对SANSAN树脂分子量和流动性能的影响树脂分子量和流动性能的影响 丙烯腈单体配比对丙烯腈单体配比对SANSAN树脂性能的影响树脂性能的影响研究内容a28丙烯腈

12、单体配比对丙烯腈单体配比对SAN树脂性能的影响树脂性能的影响单体量对SAN树脂结合丙烯晴量的影响 结合丙烯腈量对SAN树脂流动性能的影响 a29结合丙烯腈量对SAN树脂力学性能的影响 结合丙烯晴量对SAN树脂力学性能的影响 结合丙烯晴量对SAN树脂冲击强度的影响 a30 TDM对对SAN树脂分子量和流动性的影响树脂分子量和流动性的影响 TDM对SAN树脂分子量和流动性的影响 a31TDM对对SAN树脂分子量和流动性的影响树脂分子量和流动性的影响TDM用量对SAN树脂流动性的影响 a32NBR-g-St改性改性SAN树脂的性能研究树脂的性能研究 改性SAN树脂制备工艺 自制SAN树脂的性能a33

13、NBR-g-St改性改性SAN树脂的性能研究树脂的性能研究 NBR-g-StNBR-g-St接枝单体用量对改性树脂性能的影响接枝单体用量对改性树脂性能的影响 橡胶含量对橡胶含量对NBR-g-St/SANNBR-g-St/SAN树脂性能的影响树脂性能的影响 SANSAN熔体流动速率对熔体流动速率对NBR-g-St/SANNBR-g-St/SAN树脂性能的影响树脂性能的影响 NBR-g-St改性SAN树脂的性能研究混炼助剂对混炼助剂对NBR-g-St/SANNBR-g-St/SAN性能的影响性能的影响 a34NBR-g-St接枝率对改性树脂性能的影响a35橡胶含量对橡胶含量对NBR-g-St/SA

14、N树脂性能的影响树脂性能的影响a36SAN熔体流动速率对NBR-g-St/SAN树脂的性能影响 SAN熔体流动速率对NBR-g-St/SAN树脂的性能影响 a37混炼助剂二甲基聚硅氧烷(S-50)对NBR-g-St/SAN性能的影响混炼助剂对NBR-g-St/SAN性能的影响a383 结论 丁腈橡胶乳液接枝苯乙烯时氧化复原引发体系的接枝率、接枝效率高于热引发体系；引发剂KPS/SHS最正确用量为2.5%，摩尔比为1：1；反响温度最正确为50、反响时间为3小时；产物中凝胶率随单体投料量St、引发剂KPS/SHS 投料量的增加而增大；随着反响时间的延长，产物中的凝胶率也会增多；随着反响温度的升高，

15、产物中凝胶率先增后降。通过对硫化胶的分析得出：随着单体量的增加其力学性能显著提高，胶料的硬度、定伸应力有了明显的增强，实际上是由于单体苯乙烯的补强作用；但随着单体量的增多其硫化特性有所降低，即才叫的加工工艺的平安性降低。采用悬浮聚合工艺制备了不同熔体流动速率的SAN树脂，实验发现：随着单体配比丙烯腈含量的增加，SAN树脂结合丙烯腈量加大，但由于竞聚速率较苯乙烯低导致结合丙烯腈含量低于投料量；SAN树脂的力学性能随之增强；熔体流动速率随之下降。a39通过NBR-g-St接枝聚合物与自制SAN树脂及助剂进行掺混造粒，发现NBR-g-St的参加提高了SAN树脂的冲击强度、弯曲强度及拉伸强度。NBR-

16、g-St/SAN中橡胶最正确用量为16%；混炼助剂最正确用量为0.01%。将NBR-g-St与SAN树脂共混，得到力学性能优异的SAN树脂，可以加强SAN树脂在日常模型产品如：喷雾器、笔杆、打火机外壳、医疗器械如：注射器、补齿材料、培养皿等方面的应用。接枝技术与现有工业装置流程结合度好，更易工业化。a404 致谢o时光荏苒，匆匆而过！三年的硕士学习很快就结束了，在此期间正是很多人给我的关心帮助才使我的试验开展和论文的撰写得以顺利完成。本论文是在杨保平和龚光碧导师的悉心指导下完成的。感谢杨老师给我校外实习的时机，使我在学习专业知识的同时也积累了工作经验，同时，感谢橡胶所的龚光碧老师，在试验的开展

17、过程中提供了诸多帮助，并及时对试验中的出现的问题进行及时的纠正。o此外，还要感谢中国化工研究院兰州研究中心橡胶研究所的李叔义所长和燕鹏华博士，赵志超组长、翟云芳、胡玉林、蒋文俊等老师，他们为实验提出了许多珍贵意见，并在实际工作中给我许多帮助。同时，在论文的数据实验阶段以及撰写阶段，常洲、赵琦、常婕、李淑惠、王心远、吴见洋、赵更锐等也给了我很多中肯的建议和热心的帮助，在此也一并表示由衷的感谢和深切的祝福，同时也感谢研究所为我提良好的环境和实验设施，以及在论文中被我引用或参考的论著的作者。o最要感谢我的父母，感谢你们多年来的养育和支持使我顺利走完了人生中重要的一段历程，你们的安康和开心是我最大的牵挂。a415 已发表及待发表论文已发表及待发表论文1.杨保平，张皓钧，郭军红，等.丁腈橡胶接枝苯乙烯的合成与表征J.合成橡胶工业录用待刊.2.张皓钧，杨保平，郭军红，等.含丁二烯链段的不饱和合成橡胶的接枝改性研究进展J.合成橡胶工业，2021，38(2):161-164.a42请各位老师和同学提出珍贵的意见！谢谢