氟橡膠的改性及其納米尺度互穿網絡形態(tài)研究.pdf

1、互穿聚合物網絡(IPNs)是一種特殊類型的聚合物共混物，其中一相或兩相發(fā)生交聯(lián)而形成相互貫穿的聚合物網絡。依賴聚合物的共混比例、形態(tài)、交聯(lián)密度和特性，IPNs顯示出特殊的性能。IPNs的制備被認為是限制不相容聚合物共混物相分離的獨特方法。由于兩相的特殊排列，IPNs材料常常展現出良好的力學強度和韌性。因而，IPNs技術被廣泛地應用于聚合物材料的改性。氟橡膠(FKM)具有突出的耐高溫，耐油，耐化學腐蝕，耐老化等性能，應用于特殊的密封材料等

2、方面，然而由于存在著彈性低，耐低溫性能差等弱點限制了它的應用范圍。本論文依據創(chuàng)新性的思維，圍繞改善FKM的性能，采用四條技術路線，成功地制備出一系列新的FKM的IPNs材料，并對其結構、組成與性能的關系進行了研究，獲得了以下研究成果： 1.采用熔融機械共混的方法，使氟橡膠(FKM)和丁腈橡膠(NBR)在高溫和強剪切作用下相容，然后在各自不同的硫化體系下硫化，使兩相各自交聯(lián)，從而制備了FKM/NBRIPNs。 2.采用TE

3、M、DSC和DMA等方法進行了FKM/NBRIPNs的形態(tài)、熱力學性能和動態(tài)力學性能研究，并研究了兩網絡的組成對機械性能和熱穩(wěn)定性的影響。研究結果顯示，FKM/NBRIPNs體系中，材料優(yōu)異的力學性能是由于互穿網絡產生的協(xié)同效應的結果，而網絡中納米尺度相疇尺寸越均勻，雙連續(xù)相形態(tài)越規(guī)整、完善，引起材料力學性能的提高也越顯著。當FKM/NBR為80/20(w/w)時，共混體系獲得最完善的兩相連續(xù)的互穿網絡結構，拉伸強度和撕裂強度達到最大值

4、。其玻璃化轉變溫度只有一個值為-16℃，介于純的FKM和NBR玻璃化轉變溫度之間，表明互穿網絡的形成促進了FKM和NBR之間的相容性。該技術路線的實施，提升了氟橡膠的抗撕裂強度和低溫柔韌性。 3.對FKM/NBR互穿網絡的形成機理進行了研究。采用濁點法，繪制了FKM/NBR共混體系的相圖，研究了相分離行為與熔融共混的溫度的關系。研究結果表明，兩相的相容性、共混比例、粘度比以及加工條件對互穿網絡的形成產生顯著的影響。 4.

5、采用密煉機通過熔融共混的方法，使FKM和環(huán)氧丙烯酸酯橡膠(EACM)在高溫和強剪切作用下相容，然后在各自不同的硫化體系下硫化，使兩相各自同時交聯(lián)，兩個聚合物網絡同時建立，制備了FKM/EACMIPNs。并對該體系的納米尺度相態(tài)、熱性能、動態(tài)力學性能及力學性能進行了考察。掃描電鏡觀察發(fā)現，FKM/EACMIPNs在較大的比例范圍內，形成了具有雙連續(xù)相互穿結構，隨EACM含量的不同，所形成網絡結構的尺寸及規(guī)整性也明顯不同，當FKM/EACM

6、為80/20(w/w)時，其互穿網絡的結構最為完善。力學性能實驗表明，由于互穿網絡的形成促進了力學性能的提高，當FKM/EACM為80/20時，由于體系的協(xié)同效應，拉伸強度和撕裂強度獲得最大值，其玻璃化轉變溫度只有一個值為-19℃，介于純的FKM(Tg=-11.5℃)和EACM(Tg=-34.5℃)玻璃化轉變溫度之間，表明互穿網絡結構的形成促進了FKM和EACM之間的相容性，從其玻璃化轉變溫度可知，FKM通過與EACM共混，FKM材料的

7、低溫柔韌性進一步提高。 5.以丙烯酸甲氧基乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸丁酯為原料，通過乳液聚合，合成了含醚基團的丙烯酸酯彈性體(AECM)，并用此彈性體對FKM進行改性。FKM/AECMIPNs通過溶液共混和各組分獨自交聯(lián)的方法被制備，對其結構、組成與性能進行了研究，實驗結果顯示：FKM的耐低溫性能得到顯著改善，當FKM/AECM為80/20(w/w)時，拉伸強度和撕裂強度達到最大值，其透射電鏡表明，兩網絡間形成了雙相連續(xù)

8、帶著微相分離的互穿網絡形態(tài)。共混物具有較好的相容性。 6.采用原位聚合的方法，在FKM的丙酮溶液中合成了丙烯酸酯橡膠(ACM)，并采用不同的硫化劑將ACM交聯(lián)為一種網絡，FKM交聯(lián)為另一種網絡，制備了FKM/ACMIPNs。通過抗張強度和撕裂強度的測定，以及熱重分析和動態(tài)力學分析等方法對FKM/ACMIPNs的性能進行了研究。實驗結果顯示：由于ACM的引入，FKM的耐低溫性能得到提高，復合彈性體中兩相的相容性較好，FKM/ACM