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橡胶材料是一种具有高弹性及粘弹性的高分子材料,在国民经济发展中发挥着不可替代的作用。其中顺丁橡胶(BR)凭借其优异的综合性能,成为世界三大通用橡胶之一,被广泛应用于轮胎,耐磨及耐寒产品的工业制造。然而在实际应用过程中,橡胶材料容易受到光,热和氧气的影响,造成其组成和结构的变化,从而导致其优异性能被破坏。目前,对于顺丁橡胶老化的研究主要集中在物理机械性能方面,关于老化机理以及化学结构变化的研究少之又少,因此研究顺丁橡胶老化及其防老化机制具有重要的科研价值。本文选用顺丁橡胶生胶,采用FT-IR、1H-NMR和UV-Vis表征方法对顺丁橡胶进行老化研究,具体研究内容如下:1.热氧老化研究研究了顺丁橡胶(BR)以及添加防老剂RD的顺丁橡胶(BRRD)在120℃热氧老化过程中化学结构的变化,并探究其老化机理。得到的实验结果是BR的抗热氧老化能力较差,在120℃老化0.5d时,其结构即发生明显变化,烯烃含量明显下降,生成醇及醛酮化合物,老化15d时顺丁橡胶双键α-已反应约97%;BRRD的抗热氧老化性能有很大的提升,出现2d的诱导期,并且在顺丁橡胶120℃热氧老化15d过程都有延缓老化作用。热氧老化反应机理为双键α-H先发生氧化形成过氧化羟基,进而氧化成醇及醛酮化合物,最终发生降解生成末端丙烯醛,同时双键发生自由基加成反应。根据核磁共振氢谱建立的热氧老化曲线,得出BR和BRRD热氧老化过程的老化方程。2.紫外光老化研究研究了顺丁橡胶(BR)以及添加紫外光吸收剂UV-531的顺丁橡胶(BRIV-531)的紫外光老化过程中化学结构的变化,并探究其老化机理。得到的实验结果是BR的抗紫外光老化能力较差,在紫外光照射1d即开始老化,化学结构发生明显的变化;BR,IV-531中的UV-531含量随着老化时间不断地挥发减少,得出有效防老化时间可达7天。紫外光老化从α-H开始,首先生成氢过氧化物(ROOH),然后生成酮,醚等含氧化合物,另一方面在紫外光的作用下会发生双键加成反应。根据核磁共振氢谱建立的紫外光老化曲线,得出BR和BRIV-531紫外光老化过程的老化方程。3.介质老化研究研究了顺丁橡胶(BR)在5%H2O2,5%KMnO4,5%HCl,5%NaCl和5%NaOH溶液中的老化,观察其分子结构的变化,并探究其老化机理。得到的结果是BR具有较强的抗5%H2O2溶液介质老化能力,在H2O2溶液的0-15d老化期间,双键无明显变化,并且没有发现羰基特征峰,分子结构没有明显变化;对比H2O2和KMnO4两种氧化性溶液,BR在KMnO4溶液中表面发生碳化并有粉层脱落,双键与KMnO4反应生成邻二醇产物,说明抗KMnO4溶液能力较弱;BR在HC1溶液中,随着老化时间的进行,表面逐渐泛黄,但分子结构没有明显变化,说明BR的非极性可以使其稳定存在于稀盐酸溶液介质环境;BR具有极强的抗NaCl溶液老化能力,其分子结构没有发生明显变化,并且橡胶状态稳定,可以稳定存在于盐溶液介质环境;BR在NaOH溶液中产生白色絮状物质,此物质是由于老化的进行过程溶液水分挥发析出NaOH,说明BR抗碱溶液介质环境;在以上五种介质溶液中,根据外观变化以及分子结构变化可以判断BR耐酸碱盐溶液介质环境,不耐5%KMnO4溶液;根据核磁共振氢谱建立的介质老化曲线,得出BR在5%KMnO4,溶液中的老化方程。4.自然老化研究研究了顺丁橡胶(BR)在厦门地区18个月的自然老化过程,观察其化学结构的变化,并探究了其老化机理。得出的结果是BR的抗自然老化能力较弱,老化在15d时间内基本完成,后期主要发生交联,BR龟裂;在自然老化过程中,同时存在紫外光和热(太阳光)作用,其中自然老化受紫外光作用影响作用较大,其次受热氧作用影响;BR在自然老化过程中,受uv影响,双键α-H先被氧化成过氧化羟基,然后或脱氢形成酮,或结合烷基形成醚;交联过程则是双键打开发生自由基加成反应;在自然老化防老化实验中,发现紫外光吸收剂UV-531的防老化效果强于防老剂RD,因此在BR实际应用过程中,要注意防止其暴露在紫外光环境;根据核磁共振氢谱建立的自然老化曲线,得出BR自然老化方程。创新性地建立了自然老化时间与120℃热氧老化,紫外光老化,5%KMnO4介质老化时间的关系。得出顺丁橡胶自然老化与紫外光老化规律相似,为未来顺丁橡胶的老化研究及使用寿命预估提供了重要的理论依据与支持。