增容共混CPE基吸水膨胀橡胶的制备及性能研究

论文摘要

吸水膨胀橡胶作为一种新型密封堵水材料广泛应用于交通、建筑、水利等领域,工业生产中一般采用物理共混法制备吸水膨胀橡胶。本文以氯化聚乙烯作为主链采用悬浮溶胀聚合法接枝丙烯酰胺、马来酸酐,制备一种两亲性增容剂。利用正交实验研究单体用量、引发剂对接枝率和接枝效率的影响,并讨论反应时间、反应温度对接枝率和效率的影响规律。实验表明接枝率的最优反应条件为：BPO2.5%(wt%), CPElg, AM2.4g, MAH0.4g，反应时间6h,反应温度75℃；接枝效率的最优反应BPO2.5%(wt%), CPE3g, AM2g, MAH0.4g，反应时间6h,反应温度75℃。利用红外光谱、热失重分析与接触角测定对接枝物进行表征。由于悬浮溶胀聚合中单体具有部分水溶性,可能对聚合反应机理有一定影响,因此采用氯化聚乙烯接枝丙烯酸体系,讨论了单体用量、温度、油水相配比对单体在油水两相中分配系数的影响,测定不同反应时间单体在水相中浓度,发现反应初期单体从水相向油相中扩散速率较快,2h后水相中单体浓度减小较慢,2.5h后接近80%单体从水相中迁移到油相中,证明单体水溶性对悬浮聚合机理有较大影响,在反应过程中水相中单体不断向油相中迁移。采用机械共混法制备吸水膨胀橡胶,讨论吸水树脂用量、增容剂用量、DCP用量对吸水膨胀橡胶吸水性能、质量损失率、力学性能的影响。结果表明,将吸水树脂与氯化聚乙烯共混后,由于两相间相容性较差,吸水后树脂易从共混物中析出。在共混过程中加入增容剂后能够增大两相间作用力,降低共混物吸水后的质量损失率。DCP的加入能够提高共混物的抗拉强度,对共混物质量损失减小也有一定帮助。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一部分 文献综述
• 1.1 吸水膨胀橡胶研究概况
• 1.1.1 吸水膨胀机理
• 1.1.2 吸水膨胀橡胶的分类
• 1.1.3 膨胀橡胶基体材料的选择
• 1.1.4 吸水膨胀橡胶制备工艺进展
• 1.1.4.1 物理共混
• 1.1.4.1.1 机械共混
• 1.1.4.1.2 乳液共混
• 1.1.4.2 化学接枝
• 1.1.5 吸水膨胀橡胶的应用前景
• 1.1.6 吸水膨胀橡胶研究中存在的问题
• 1.2 悬浮溶胀聚合概况
• 1.3 马来酸酐接枝聚合研究概况
• 1.4 选题目的及意义
• 第二部分 实验
• 2.1 原料及设备仪器
• 2.1.1 实验所用主要原料
• 2.1.2 原料的预处理
• 2.1.3 设备仪器
• 2.2 实验步骤
• 2.2.1 氯化聚乙烯接枝丙烯酸的合成
• 2.2.2 增容剂的合成
• 2.2.3 吸水树脂的合成
• 2.2.4 吸水膨胀橡胶的制备
• 2.3 分析与测试
• 2.3.1 接枝物接枝效率及接枝率的计算
• 2.3.2 丙烯酸在水油两相中分配系数的测定
• 2.3.3 反应过程中丙烯酸水相浓度的测定
• 2.3.4 接枝物红外光谱分析
• 2.3.5 接枝物的热失重分析
• 2.3.6 接枝物接触角测试
• 2.3.7 吸水树脂吸液能力的测定
• 2.3.8 吸水膨胀橡胶力学性能测试
• 2.3.9 吸水膨胀橡胶吸水膨胀率的测定
• 2.3.10 微观形态表征
• 第三部分 结果与讨论
• 3.1 悬浮聚合单体水溶性研究
• 3.1.1 溶胀剂的选择
• 3.1.2 温度对丙烯酸分配系数的影响
• 3.1.3 水油相配比对丙烯酸分配系数影响
• 3.1.4 丙烯酸用量对丙烯酸分配系数影响
• 3.1.5 反应时间对丙烯酸在水相中浓度影响
• 3.1.6 反应时间对丙烯酸悬浮聚合接枝效率的影响
• 3.1.7 小结
• 3.2 增容剂的合成与表征
• 3.2.1 正交实验设计
• 3.2.2 接枝条件探讨
• 3.2.2.1 引发剂用量对接枝反应的影响
• 3.2.2.2 丙烯酰胺与马来酸酐总量对接枝反应的影响
• 3.2.2.3 反应温度对接枝反应的影响
• 3.2.2.4 反应时间对接枝反应的影响
• 3.2.3 接枝共聚物CPE-g-（AM-co-MAH）的表征
• 3.2.3.1 红外光谱分析
• 3.2.3.2 热重分析
• 3.2.3.3 接触角分析
• 3.2.4 小结
• 3.3 吸水树脂的制备
• 3.4 吸水膨胀橡胶共混体系的性能研究
• 3.4.1 共混物吸水性能的研究
• 3.4.1.1 吸水树脂用量对共混物吸水性能影响
• 3.4.1.2 增溶剂用量对共混物吸水性能的影响
• 3.4.1.3 DCP用量对共混物吸水性能的影响
• 3.4.1.4 树脂用量对共混物质量损失率的影响
• 3.4.1.5 接枝物用量对共混物质量损失率的影响
• 3.4.2 共混物力学性能的研究
• 3.4.2.1 吸水树脂用量对共混物力学性能的影响
• 3.4.2.2 增溶剂接枝率对共混物力学性能影响
• 3.4.2.3 DCP用量对共混物力学性能的影响
• 3.4.3 共混物相容性的表征
• 3.4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 作者攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢