橡膠-淀粉-丙烯酸鈉吸水復合材料的制備及其性能的研究.pdf

1、橡膠吸水材料作為一種新型功能高分子材料，擁有獨特的彈性密封止水和吸水膨脹以水止水的雙重特性，在防水密封材料、土壤改良劑、水敏傳感器及醫(yī)用生物材料等方面有著廣闊的應用前景，近年來備受人們的青睞。
　　 本文旨在探索具有優(yōu)異性能的橡膠/淀粉(starch)/丙烯酸鈉(NaAA)吸水復合材料的制備方法并考察影響其性能的因素。主要工作如下：
　　 1、針對丁腈橡膠(NBR)體系，著重研究了淀粉和丙烯酸鈉的添加方式對復合材料性能的

2、影響。淀粉以直接添加和共沉法兩種方式加入，丙烯酸鈉則通過直接添加和原位反應生成兩種方式加入。淀粉共沉法加入且丙烯酸鈉直接加入方式所制備的復合材料的力學及吸水性能較好?？疾炝薉CP用量、浸水時間和浸水溫度對共沉法NBR/starch/NaAA復合材料吸水性能的影響，結果表明：隨著DCP用量的增加材料吸水性能逐漸降低；直接加入NaAA時，材料AV隨浸水時間、浸水溫度的增加而增加，而NaAA原位加入時，材料AV隨浸水時間和浸水溫度都達到了一個

3、平衡后下降，由FT-IR和SEM分析知主要由于吸水組分的析出造成。相對于共沉法，噴霧法材料的力學性能與之相當?shù)阅芪从兴岣撸m操作有所改善但該方法花費實驗時間太長?？傮w來看，丁腈橡膠體系制備的材料吸水性能和扯斷伸長率都有待提高。
　　 2、針對氯丁橡膠(CR)體系，重點研究了淀粉與氯丁橡膠之間可能發(fā)生的反應。結果表明，通過測定復合物的硫化行為和熱效應以及觀察硫化膠切表面的形態(tài)證實了氯丁橡膠分子鏈上的烯丙基氯基團和淀粉分子中

4、的羥基基團兩者發(fā)生了反應。之后考察了不同用量的淀粉、丙烯酸鈉和引發(fā)劑DCP對直接共混法氯丁橡膠/淀粉/丙烯酸鈉復合材料性能的影響。結果表明：淀粉的添加提高了復合材料的力學性能，但卻降低了材料的吸水性能；將其和添加粘土的材料進行了性能對比，淀粉在力學和吸水性能上均優(yōu)于粘土。丙烯酸鈉的加入大大提高了復合材料的吸水性能。隨著DCP用量的增加，復合材料的力學性能下降，但吸水性能在DCP用量為1.0 phr時達到最大值。復合材料吸水后拉伸強度大大

5、降低，主要源于材料內(nèi)部所吸收的水分起到了增塑劑的作用。復合材料浸水前后的形態(tài)由光學透射顯微鏡(OTM)予以表征，結果表明淀粉在材料內(nèi)部具有較好的分散而且材料的吸水性能主要源于聚丙烯酸鈉。
　　 3、考察了氯丁橡膠的結晶度和制備方法對CR/starch/NaAA復合材料性能的影響。CR-A90、CR-210和CR-3211膠乳結晶能力依次降低，對前兩種基體采用直接共混法工藝，CR-3211則采用共沉法工藝。結果表明：在力學性能方面

6、，低結晶度的CR-3211采用共沉法制備的材料最好，高結晶度共混法CR-A90次之，CR-210最差；在吸水性能方面，中等結晶度的CR210最好，達到了599％，高結晶度CR-A90最低為301％，CR-3211膠乳為349％；質(zhì)量損失率，CR膠乳＜CRA90＜CR210復合材料。綜合兩方面性能，采用CR膠乳制備的復合材料性能最好，且反復使用性能最好。與共混法材料相比，共沉法材料吸水后的表面非常平整，吸水均勻性最好，但吸水性能還有提升的

7、空間。
　　 4、針對進一步改善共沉法CR/starch/NaAA復合材料的吸水性能，丙烯酸鈉的用量增加到30 phr，考察了引發(fā)劑DCP用量對材料性能的影響。結果表明：隨著DCP用量的增加，材料的交聯(lián)密度增加，硫化時間縮短，力學性能降低，但吸水性能逐漸提高，質(zhì)量損失率隨之減少。綜合力學和吸水性能，DCP最佳用量為1.5 phr，此時材料體積吸水率為615％，和NaAA用量20 phr時的349％相比，有了較大的提高。采用OTM