新型大分子单体的合成及其在吸水膨胀橡胶中的应用研究

论文摘要

通过物理共混方法制备吸水膨胀橡胶（WSR）时,由于橡胶与吸水树脂的极性相差很大,导致吸水树脂在橡胶基体中的分散性不好,对WSR的性能及使用产生一定的影响。为了改善吸水树脂在橡胶基体中的分散性,本论文首先设计并成功合成了大分子单体香茅醇马来酸单酯羧酸氨（CMPA）,然后将CMPA与丙烯酸钠（AANa）通过反相乳液共聚制备改性吸水树脂P（CMPA-AANa） ,用P（CMPA-AANa）作为吸水组分制备出各方面性能比较优越的WSR。实验以香茅醇和马来酸酐为原料,在80℃下酯化4h合成出产率为97.69%的香茅醇马来酸单酯,并利用红外光谱和核磁共振谱图表征了产物的结构。采用反相乳液聚合制备改性吸水树脂P（CMPA-AANa）,讨论了影响乳液稳定性的因素,研究了丙烯酸中和度、CMPA用量、交联剂用量、引发剂用量及反应温度对吸水树脂吸水倍率的影响。研究表明:当丙烯酸溶液中和度为80%,CMPA含量为5%,交联剂用量为2‰,引发剂用量为3‰,反应温度为55℃时制备的P（CMPA-AANa）吸水树脂平均粒径为0.5μm,吸水倍率可以达到729g/g;实验还对吸水树脂吸水膨胀后的凝胶强度、热稳定性及保水能力进行研究,研究发现:凝胶强度随交联剂用量和CMPA用量的增加而不断增大;P（CMPA-AANa）吸水树脂的热稳定性及在自然条件、加压、土壤中和恒温下保水能力都比较好。利用扫描电镜对WSR的断面微观结构进行观察发现:改性后的吸水树脂P（CMPA-AANa）制备的WSR分散性比较好且相容性得到提高;还研究了CMPA含量对WSR的吸水膨胀性能和物理性能的影响。研究发现:当吸水树脂中CMPA含量为5%时WSR的吸水膨胀率为367%; P（CMPA-AANa）吸水树脂的加入对橡胶的硫化过程有促进作用,对WSR的硬度基本没有影响;而且P（CMPA-AANa）的加入降低了WSR的质量损失率,明显提高了WSR的拉伸强度、扯断伸长率和撕裂强度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 综述
• 1.1 大分子单体
• 1.1.1 大分子单体的合成
• 1.1.2 大分子单体的聚合
• 1.1.2.1 大分子单体的均聚反应
• 1.1.2.2 大分子单体的接枝共聚反应
• 1.1.2.3 不同单体的共聚反应
• 1.1.3 大分子单体的研究进展
• 1.1.4 大分子单体的应用
• 1.2 反相乳液聚合
• 1.2.1 反相乳液聚合的单体及乳化剂
• 1.2.2 反相乳液聚合机理
• 1.2.2.1 水溶性引发剂
• 1.2.2.2 油溶性引发剂
• 1.2.2.3 聚合反应场所
• 1.2.3 反相乳液聚合的应用研究
• 1.2.3.1 制备增调剂
• 1.2.3.2 制备聚苯胺
• 1.2.3.3 在造纸工业中的应用
• 1.2.3.4 在石油工业中的应用
• 1.2.3.5 在其它领域的应用
• 1.2.4 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及分类
• 1.3.2 吸水膨胀橡胶的制备方法
• 1.3.2.1 物理共混法
• 1.3.2.2 化学接枝法
• 1.3.3 吸水膨胀橡胶的改性研究进展
• 1.3.3.1 基体材料的选择与改性
• 1.3.3.2 增容剂的改性研究
• 1.3.4 吸水膨胀橡胶的应用及展望
• 1.3.4.1 吸水膨胀橡胶的应用
• 1.3.4.2 展望
• 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 仪器
• 2.2 大分子单体的合成及表征
• 2.2.1 香茅醇马来酸单酯的合成
• 2.2.2 二氢月桂烯醇马来酸单酯的合成及表征
• 2.2.3 酸值的测定
• 2.2.4 红外表征
• 2.2.5 核磁共振表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 香茅醇马来酸单酯的合成条件及结构表征
• 2.3.1.1 催化剂用量对酯化反应的影响
• 2.3.1.2 反应温度对酯化率的影响
• 2.3.1.3 酸醇比对酯化率的影响
• 2.3.1.4 香茅醇马来酸单酯的红外表征
• 2.3.1.5 香茅醇马来酸单酯的核磁共振表征
• 2.3.2 二氢月桂烯醇马来酸单酯的合成条件及结构表征
• 2.3.2.1 催化剂用量对酯化反应的影响
• 2.3.2.2 反应温度对酯化率的影响
• 2.3.2.3 酸醇比对酯化率的影响
• 2.3.2.4 二氢月桂烯醇马来酸单酯的红外表征
• 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 仪器
• 3.2 吸水树脂的制备及表征方法
• 3.2.1 吸水树脂的制备
• 3.2.1.1 丙烯酸的精制
• 3.2.1.2 自制单体的合成
• 3.2.1.3 反相乳液稳定性的测定
• 3.2.1.4 吸水树脂的制备
• 3.2.2 吸水树脂的测试表征
• 3.2.2.1 吸水树脂的扫描电镜
• 3.2.2.2 吸水倍率的测定
• 3.2.2.3 保水能力测定
• 3.2.2.4 强度测定
• 3.2.2.5 稳定性的测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 反相乳液聚合稳定性研究
• 3.3.1.1 乳化体系对乳液稳定性的影响
• 3.3.1.2 乳化剂用量对乳液聚合稳定性的影响
• 3.3.1.3 搅拌速率对乳液聚合稳定性的影响
• 3.3.2 P（CMPA-AANa）吸水树脂的合成及粒径分析
• 3.3.2.1 吸水树脂粉末的红外表征
• 3.3.2.2 吸水树脂粉末的粒径分析
• 3.3.3 P（CMPA-AANa）吸水树脂的性能表征
• 3.3.3.1 P（CMPA-AANa）吸水树脂的吸水倍率
• （1） 丙烯酸钠溶液中和度对吸水倍率的影响
• （2） 交联剂用量对吸水倍率的影响
• （3） 引发剂用量对吸水倍率的影响
• （4） 温度对吸水倍率的影响
• （5） 单体CMPA 用量对吸水倍率的影响
• 3.3.3.2 P（CMPA-AANa）吸水树脂的保水能力
• （1） 自然条件下的保水能力
• （2） 加压条件下的保水能力
• （3） 土壤中的保水能力
• （4） 恒温条件下的保水能力
• 3.3.4 吸水树脂的凝胶强度影响因素
• 3.3.4.1 交联剂用量对凝胶强度的影响
• 3.3.4.2 单体CMPA 用量对凝胶强度的影响
• 3.3.5 吸水树脂的热稳定性研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 吸水膨胀橡胶的制备
• 4.1 材料与仪器
• 4.1.1 实验原料
• 4.1.2 仪器
• 4.2 吸水膨胀橡胶的制备及性能测试
• 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
• 4.2.2.1 硫化曲线的测定
• 4.2.2.2 吸水膨胀率的测定
• 4.2.2.3 吸水膨胀后质量损失率的测定
• 4.2.2.4 吸水膨胀橡胶断面的扫描电镜分析
• 4.2.2.5 力学性能测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 混炼胶的硫化特性
• 4.3.2 吸水组分的用量对吸水膨胀橡胶的影响
• 4.3.3 吸水膨胀率的测定
• 4.3.4 质量损失率的测定
• 4.3.5 WSR 断面的扫描电镜分析
• 4.3.6 硫化胶的力学性能
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
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