橡膠-淀粉-丙烯酸鈉吸水復(fù)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(dú)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(yīng)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(fù)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(fù)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(yīng)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(fù)合材料的力學(xué)及吸水性能較好?？疾炝薉CP用量、浸水時(shí)間和浸水溫度對共沉法NBR/starch/NaAA復(fù)合材料吸水性能的影響，結(jié)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(shí)，材料AV隨浸水時(shí)間、浸水溫度的增加而增加，而NaAA原位加入時(shí)，材料AV隨浸水時(shí)間和浸水溫度都達(dá)到了一個(gè)

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(xué)性能與之相當(dāng)?shù)阅芪从兴岣撸m操作有所改善但該方法花費(fèi)實(shí)驗(yàn)時(shí)間太長。總體來看，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(diǎn)研究了淀粉與氯丁橡膠之間可能發(fā)生的反應(yīng)。結(jié)果表明，通過測定復(fù)合物的硫化行為和熱效應(yīng)以及觀察硫化膠切表面的形態(tài)證實(shí)了氯丁橡膠分子鏈上的烯丙基氯基團(tuán)和淀粉分子中

4、的羥基基團(tuán)兩者發(fā)生了反應(yīng)。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(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明：淀粉的添加提高了復(fù)合材料的力學(xué)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(jìn)行了性能對比，淀粉在力學(xué)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(fù)合材料的吸水性能。隨著DCP用量的增加，復(fù)合材料的力學(xué)性能下降，但吸水性能在DCP用量為1.0 phr時(shí)達(dá)到最大值。復(fù)合材料吸水后拉伸強(qiáng)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(fù)合材料浸水前后的形態(tài)由光學(xué)透射顯微鏡(OTM)予以表征，結(jié)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(jié)晶度和制備方法對CR/starch/NaAA復(fù)合材料性能的影響。CR-A90、CR-210和CR-3211膠乳結(jié)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(jié)果表明：在力學(xué)性能方面

6、，低結(jié)晶度的CR-3211采用共沉法制備的材料最好，高結(jié)晶度共混法CR-A90次之，CR-210最差；在吸水性能方面，中等結(jié)晶度的CR210最好，達(dá)到了599％，高結(jié)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(fù)合材料。綜合兩方面性能，采用CR膠乳制備的復(fù)合材料性能最好，且反復(fù)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(jìn)一步改善共沉法CR/starch/NaAA復(fù)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(jié)果表明：隨著DCP用量的增加，材料的交聯(lián)密度增加，硫化時(shí)間縮短，力學(xué)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(xué)和吸水性能，DCP最佳用量為1.5 phr，此時(shí)材料體積吸水率為615％，和NaAA用量20 phr時(shí)的349％相比，有了較大的提高。采用OTM