论文部分内容阅读
为了应对石油等不可再生资源短缺的现状,减少橡胶工业对化石资源的依赖,本课题通过分子设计和化学合成的方法制备了一种不依赖于石油资源的聚酯弹性体材料,其最大的特点就是采用分阶段加料,通过双键封端后再交联的办法改善了传统方法制备的聚酯弹性体交联点密度较低的缺点。选用1,3-丙二醇,1,4-丁二醇和癸二酸这三种生物质单体,通过熔融缩聚的方法制备了较低分子量的聚酯,酸值测定结果显示产物的端基以羟基为主,除了醇酸比1.3:1,聚酯中双端羟基组分含量均高于50%。并考察了反应温度、反应时间、原料配比对目标聚酯相对分子质量的影响,确定醇酸比1.5:1,150℃下缩聚4小时作为聚酯齐聚物的合成条件。之后以与聚酯齐聚物摩尔比2:1的比例加入封端单体丙烯酸,并通过红外光谱和核磁共振氢谱对双键的引入情况进行了检测,红外结果显示封端后3445cm-1处的-OH特征峰明显降低,同时在1631cm-1处出现了C=C双键特征峰;核磁结果显示-OH峰在封端后几乎消失,两项测试结果均表明丙烯酸单体和端羟基发生了反应,C=C双键被成功引入。最后以过氧化二异丙苯(DCP)为交联剂,将双键封端聚酯同三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)以一定配比制备了一系列弹性体材料,研究了双键封端聚酯和TAIC投料比对该弹性体性能的影响,结果显示双键封端聚酯和TAIC摩尔比为3:2时,弹性体具有最高的凝胶含量75.7%和最高的拉伸强度,且DSC和XRD曲线未出现明显结晶峰。添加纳米SiO2粒子进行增强,采用模压成型,制备出了具有不同填料份数的BEE复合材料。DSC测试结果表明,SiO2的加入对升温结晶有抑制作用,且随着SiO2份数的增加结晶性能下降。TEM和SEM结果显示纳米SiO2在橡胶基体中分散较为均匀,表明橡胶基体与填料间具有良好的界面结合。力学测试结果表明,加入SiO2补强之后拉伸强度由0.7MPa上升到十几MPa,且具有与已工业化橡胶产品相近的优良力学性能。BEE/30phrSiO172复合材料的透气系数为3.48×10-P(m2s-1Pa-1),低于含相同份数填料的丁苯橡胶和天然橡胶,表明BEE复合材料具有较好的气体阻隔性能。