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热塑性弹性体(TPE)因可采用塑料成型方法进行加工,不仅能耗低而且材料可重复利用,因此其发展速度极快,迄今其产耗量已占橡胶材料的20%。但因众多TPE为物理交联或离子交联,因而与传统的热固性橡胶相比,存在力学性能差、耐热温度低和永久变形大等缺点。因此寻求一种既具传统热固性橡胶C—C、C—S或—S—S—共价交联键,又可进行热塑加工的共价交联的反应和方法对制备力学性能优异的TPE至关重要。解决这一问题的有效方法之一是利用环戊二烯(CPD)和双环戊二烯(DCPD)之间的Diels-Alder热可逆转化反应,将DCPD环引作线型聚合物的交联键,制取—C—C—共价交联的聚合物以提高其力学性能,并利用DCPD在≥170℃解二聚形成带CPD侧基线型分子的性质赋予其热塑加工特性。本研究以环戊二烯二酸盐衍生物作热可逆共价交联剂,通过与聚氯乙烯(PVC)、氯化聚乙烯(CPE)、氯醚橡胶(CER)和丙烯酸酯橡胶(ACM)等含氯聚合物的脱MX酯化反应来实现共价关联,并制取相应的新型TPE。研究了交联剂的制备和混合方法、交联反应的性质和速度、最适配方和工艺、热可逆转化行为及所得共聚物的加工和性能。主要研究内容和结果如下: (1) 首次以碱法(NaOH)取代金属钠法制备中间体CPDNa,该方法不仅操作安全,而且收率和产品纯度均达到金属钠法的水平。并研究了CPDNa与CO2反应制备DCPD(COOH)2及其盐的合成条件(气固态CO2)和反应规律。为了使固相反应更易均匀混合,提出了交联剂颗粒的细化和交联剂母粒的制造方法。 (2) PVC(软、硬)的共价交联。通过熔融反应、模压和注射成型,研究了热可逆交联剂DCPD(COOH)2及其盐与聚氯乙烯(PVC)的交联反应时,交联剂种类与用量、催化剂种类与用量、助催化剂聚醚分子量大小对交联程度、力学性能、耐热性与热稳定性、流动性能等的影响。结果表明,季胺盐和聚醚醇催化剂可促进PVC的交联,交联PVC的 北京化工大学博士学位论文流变特性与PVC相近,所得产物不仅性能(软制品的耐热性提高10一巧℃、伸长率提高60%)有所改善,而且具有热可逆性,反复加工次数可达三次以上。并分析了产物中存在少量不可逆结构的成因。 (3)研究了CPE的热可逆共价交联反应。以溶液反应法研究了CPE与DCPD(COOK):的交联反应,制得了凝胶量在80%以上的共价交联CPE,考察了不同牌号CPE(含氯量不同)、催化剂及其用量、反应温度、反应时间及其交联剂用量对CPE凝胶形成量的影响;通过对比实验和IR谱图证明了该凝胶确由CPE与DCPD(COOK):经双端醋化反应生成;通过反应溶解性实验验证了共价交联CPE的热可逆转化特性。 (4)以共混反应法研究了双环戊二烯二梭酸钾与CPE的熔态交联反应,考察了共混反应温度、共混反应时间及交联剂用量对其物性的影响,成功地制得了物性达到常规硫化胶的CPE一TPE,产品经三次重复加工后,其物性随加工次数增多还略有提高,从而开发出既具常规硫化胶物性、又可热塑加工得到高性能新型CPE一TPE的制造方法,为CPE一TPE的产业化提供一类简捷易行、工序少、产效高的新方法。 (5)研究了CER在溶液中与DCPD(COOK):的交联反应,制得了凝胶形成量高达88%的凝胶,得出了交联反应速度随反应温度提高、交联剂用量和催化剂用量的增大而加快的规律。用IR证明了凝胶形成机理是DCPD(C 00K):与CER发生双端酷化反应。反应溶解性实验证明了交联的凝胶具有热可逆转化特性。 (6)将DcPD(COoK):用于丙烯酸酷橡胶混炼体系,以共混反应模压法、挤出反应法,制得了物性接近常规硫化胶,且胶料经三次重复加工后,物性基本不变的新型TPE,开发出一条简捷易行、工序少、产效高、易于生产转化的制造新型ACM一TPE的新方法。 本研究提出了含氯聚合物的交联改性新方法,证实了共价交联结构具有热可逆转化特性,验证了DCPD衍生物对含氯聚合物实施共价交联的普适性,实现了既具共价交联“硫化胶”物性又可塑性加工的新型TPE的预期目标。