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不饱和羧酸盐原位聚合制备遇水膨胀橡胶的性能研究

作　者: 耿同川
导　师: 江学良
学　校: 武汉工程大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 原位聚合 遇水膨胀橡胶 高强度 低流失
分类号: TQ336.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 21次
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内容摘要


随着社会的进步，传统工艺技术已不能满足人们对生产生活的更多要求，因此新技术逐渐被人们提出并接受。目前，遇水膨胀橡胶（WSR）在生产生活中发挥着的越来越重要的作用，譬如石油开采中的自膨胀式封隔器、各种管道接头、止水带、水敏传感器等。但传统工艺存在许多的不足之处，暂时无法克服，如WSR中的亲水组分与疏水性基体橡胶相容性差、溶胀后质量流失率偏高等缺点。原位聚合法作为一种新兴技术，能在微观范围内改善纳米粒子和聚合物之间的界面结合情况，从而增加两者之间的相容性，提高了材料的综合性能。因此近年来发展十分迅速，在纳米复合材料领域受到越来越多的重视。故本文采用原位聚合不饱和羧酸盐对橡胶基体进行改性，改善亲水组分与疏水性基体橡胶相容性，制备一种低溶失率的遇水膨胀橡胶。论文主要研究内容和结果如下：1.采用原位聚合不饱和羧酸盐对橡胶基体进行改性，分别研究了不饱和羧酸盐的用量对丁腈橡胶（NBR）和丁苯橡胶（SBR）力学性能与吸水性能的影响：通过FT-IR分析，不饱和丙烯酸盐在硫化过程中原位聚合，并且聚合物能够接枝到橡胶基体；不饱和羧酸盐聚合物对WSR具有补强效果，随着该组分的增加，WSR的拉伸强度与吸水性能逐渐增强，但断裂伸长率下降，溶胀后的质量流失率上升，通过SEM观察得出：当不饱和羧酸盐为30phr时，其与橡胶基体的分散性最佳；2.考察了过氧化二异丙苯（DCP）、三烯丙基异三聚氰酸酯（TAIC）、填料等组分对WSR性能的影响：DCP、TAIC用量的增加，能够增强WSR的拉伸强度，降低其溶胀后的质量流失率，但WSR的断裂伸长率和吸水性能也会随之下降，当DCP和TAIC分别取3phr和1phr时，WSR具有较好的综合性能；白炭黑与炭黑用量比为20phr/10phr时，WSR的综合性能最好；PEG的用量为5phr时，能够加快WSR的吸水速率，并对WSR的力学性能影响较小；竹粉的加入能够部分提高WSR的硬度与吸水性能，但其他性能方面不甚理想；3.运用正交试验法分析WSR中各因素对其力学性能和吸水性能的方面的影响，并设计优化配方：通过正交试验得出对WSR性能影响最为显著的为不饱和羧酸盐的用量，其后依次为DCP、TAIC；4.研究了制备所得的WSR的耐环境性：随着溶液中pH的升高，WSR吸水平衡后的膨胀倍率的变化趋势为先上升后下降；溶液中的盐浓度升高会造成WSR的吸水性能下降，其中与不饱和羧酸盐同金属阳离子或者价位高的金属阳离子的影响更为显著；5.与传统共混法制备的WSR进行对比实验：原位聚合法制备的WSR具有较高的力学性能，并且能够降低溶胀后的质量流失率，但其吸水性能与传统共混法制备的WSR相比则有所不足，需进一步研究。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-13
第一章 综述  13-21
  1.1 引言  13
  1.2 用于遇水膨胀橡胶材料的吸水树脂简介  13-15
    1.2.1 吸水树脂的吸水机理  13-14
    1.2.2 吸水树脂的制备方法  14
    1.2.3 吸水树脂的分类  14-15
  1.3 遇水膨胀橡胶简介  15-18
    1.3.1 遇水膨胀橡胶的吸水机理  15-16
    1.3.2 遇水膨胀橡胶的分类  16-17
    1.3.3 遇水膨胀橡胶的制备方法  17
    1.3.4 遇水膨胀橡胶的应用  17-18
  1.4 原位聚合技术简介  18-20
    1.4.1 原位聚合法的定义  18-19
    1.4.2 原位聚合法的应用  19-20
  1.5 研究背景与内容  20-21
    1.5.1 研究背景  20
    1.5.2 研究内容  20-21
第二章 实验部分  21-27
  2.1 实验药品  21-22
  2.2 实验所需仪器和设备  22
  2.3 试样的制备  22-24
    2.3.1 丙烯酸盐的制备  22-23
    2.3.2 WSR 试样的制备  23
    2.3.3 传统共混法制备 WSR 试样  23-24
  2.4 测试与表征  24-27
    2.4.1 FT-IR 红外分析  24
    2.4.2 力学性能  24
    2.4.3 吸水性能  24
    2.4.4 WSR 质量流失率  24-25
    2.4.5 SEM 分析  25-27
第三章 原位聚合 LiAA 改性丁腈橡胶制备 WSR  27-43
  3.1 引言  27
  3.2 FT-IR 红外分析  27-28
  3.3 LiAA 的用量对 WSR 性能的影响  28-33
    3.3.1 LiAA 的用量对 WSR 力学性能的影响  28-30
    3.3.2 LiAA 的用量对 WSR 吸水性能的影响  30-31
    3.3.3 LiAA 的用量对 WSR 的质量流失率的影响  31-32
    3.3.4 不同 LiAA 用量的 WSR 的 SEM 分析  32-33
  3.4 DCP 的用量对 WSR 性能的影响  33-36
    3.4.1 DCP 的用量对 WSR 力学性能的影响  33-34
    3.4.2 DCP 的用量对 WSR 吸水性能的影响  34-35
    3.4.3 DCP 的用量对 WSR 质量流失率的影响  35-36
  3.5 TAIC 的用量对 WSR 性能的影响  36-39
    3.5.1 TAIC 的用量对 WSR 力学性能的影响  36-37
    3.5.2 TAIC 的用量对 WSR 吸水性能的影响  37-38
    3.5.3 TAIC 的用量对 WSR 质量流失率的影响  38-39
  3.6 不同 pH 溶液中 WSR 的吸水能力  39-40
  3.7 不同阳离子溶液中 WSR 的吸水性能  40-41
  3.8 本章小结  41-43
第四章 原位聚合 LiAA 改性丁苯橡胶制备 WSR  43-57
  4.1 引言  43
  4.2 FT-IR 分析  43-44
  4.3 LiAA 的用量对 WSR 性能的影响  44-47
    4.3.1 LiAA 的用量对 WSR 力学性能的影响  44-45
    4.3.2 LiAA 的用量对 WSR 吸水性能的影响  45-46
    4.3.3 LiAA 的用量对 WSR 质量流失率的影响  46-47
  4.4 DCP 的用量对 WSR 性能的影响  47-50
    4.4.1 DCP 的用量对 WSR 力学性能的影响  47-48
    4.4.2 DCP 的用量对 WSR 吸水性能的影响  48-49
    4.4.3 DCP 的用量对 WSR 质量流失率的影响  49-50
  4.5 TAIC 的用量对 WSR 性能的影响  50-52
    4.5.1 TAIC 的用量对 WSR 力学性能的影响  50-51
    4.5.2 TAIC 的用量对 WSR 吸水性能的影响  51
    4.5.3 TAIC 的用量对 WSR 质量流失率的影响  51-52
  4.6 WSR 在不同 pH 溶液中的吸水性能  52-53
  4.7 WSR 在不同阳离子溶液中的吸水性能  53-55
  4.8 本章小结  55-57
第五章 原位聚合 NaAA 改性丁腈橡胶的配方优化  57-67
  5.1 引言  57
  5.2 应用正交试验法研究 WSR 的性能  57-63
    5.2.1 试验因子和水平的确定  57-58
    5.2.2 试验安排与结果  58-59
    5.2.3 直观分析法  59-63
  5.3 最优化配方的耐环境性试验  63-66
    5.3.1 最优化配比的选定  63
    5.3.2 选定配方的耐盐性能研究  63-65
    5.3.3 选定配方的耐酸碱性能影响  65-66
  5.4 本章小结  66-67
第六章 原位聚合法与传统共混法制备 WSR 的对比试验  67-79
  6.1 引言  67
  6.2 白炭黑/炭黑用量比对 WSR 性能的影响  67-70
    6.2.1 白炭黑/炭黑用量比对 WSR 力学性能的影响  67-68
    6.2.2 白炭黑/炭黑用量比对 WSR 吸水性能的影响  68-69
    6.2.3 白炭黑/炭黑用量比对 WSR 质量流失率的影响  69-70
  6.3 PEG 用量对 WSR 性能的影响  70-72
    6.3.1 PEG 用量对 WSR 力学性能的影响  70
    6.3.2 PEG 对 WSR 吸水性能的影响  70-71
    6.3.3 PEG 对 WSR 质量流失率的影响  71-72
  6.4 竹粉用量对 WSR 性能的影响  72-74
    6.4.1 竹粉对 WSR 力学性能的影响  72-73
    6.4.2 竹粉对 WSR 吸水性能的影响  73
    6.4.3 竹粉对 WSR 质量流失率的影响  73-74
  6.5 对比试验  74-78
    6.5.1 力学性能的比较  74-75
    6.5.2 吸水性能的比较  75-76
    6.5.3 质量流失率的比较  76-78
  6.6 本章小结  78-79
第七章 结论  79-81
参考文献  81-87
攻读硕士学位期间发表的论文情况  87-89
致谢  89

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 橡胶工业 > 橡胶制品 > 特种橡胶制品
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