peo—b—pba對(duì)天然橡膠／高吸水樹(shù)脂共混體系增容作用的研究

1、第2 0 卷 第2 期 Vo 1．20NO ． 2材 料 科 學(xué) 與 工 程 M a t e r ia l sS c i e n c e & En g i n e e r i n g總 第 78 期 J u n e2002文章 編 號(hào) ： 1 0 0 4 ． 7 9 3 X( 2 0 0 2 ) 0 2 ． 0 1 8 0 ． 0 3P E O． b ． P B A對(duì) 天 然橡 膠 ／ 高 吸水 樹(shù) 脂 共 混體 系增 容 作

2、 用 的研 究。王 彩 旗 。 張 國(guó) 。 。 董 字 平 。 ， 陳 欣 方 。 。 譚 惠 民 ( 1 ． 吉 林 大 學(xué) 材 料 科 學(xué) 系 。 吉 林 長(zhǎng) 春 1 3 0 0 2 3 ； 2 ． 北 京 理 工 大 學(xué) 化 3 - 與 材 料 學(xué) 院 ， 北 京 1 0 0 0 8 1 )【 摘 要 】通過(guò)掃描 電子 顯微鏡 觀察 了天然橡膠 和高 吸水樹(shù)脂 共混 體 系的微 觀相態(tài) 結(jié)構(gòu) ， 研 究 了兩親性 嵌 段 共 聚物

3、 P E Ob ． P B A結(jié) 構(gòu) 本 身 的 吸 水 能 力對(duì) 天 然 橡 膠 和 高 吸 水 性 樹(shù) 脂 共 混 體 系 吸 水 性 能 及 力 學(xué) 性 能 的影 響 。 結(jié) 果表 明， P E O ． b ． P B A結(jié) 構(gòu)本身 的吸水強(qiáng)弱 對(duì)共混體 系的吸水能力 貢獻(xiàn)很小 ， 但卻 可以顯 著提 高共 混體 系的吸水 膨 脹 能 力 和 力學(xué) 性 能 ， 對(duì) 特 殊 的 增 容 作 用 進(jìn) 行 了探 討 ?！?關(guān)鍵詞 】 兩

4、 親性 嵌段共 聚物 ； 聚環(huán)氧 乙烷． 丙烯酸 丁酯 嵌段共 聚物 ( P E O ． b ． P B A) ； 高 吸水性 樹(shù)脂 ； 增容作用 中 圖 分 類 號(hào) ： T Q 3 3 0 ． 11文 獻(xiàn) 標(biāo) 識(shí) 碼 ： ACo m p a t i bi l i z a t i o no fAm p h i ph i l i cBl o c kPo l y m e rPEO- b - PBA o nBl e ndo fNa t u r

5、 eRub b e ra n dHi g h- Ab s o r be n tRe s i nW ANG Ca i - q i，，ZHANG Gu o，DONG Yu ． p i ng 2，CHEN Xi n． f a ng， TAN H u i ． m i ng 2( 1 ． D e p a r t me n to fMa t e r i a l sS c i e n c e ， J i e l i n gU n i v e

6、 r s i t y ， C h a n g c h u n1 3 0 0 2 3 ， C h i n a ；2 ． C o H e g eo fC h e mi c a l ＆ E n g i n e e r i n g ， B e i j i n gU n i v e r s i t yo fT e l mo l o g y ， B e i j i n g1 0 0 0 8 1 ， C h i n a )[ A b s t r a

7、c t 】 O nt h i ss t u d y ， t h em i c r o p h a s es t r u c t u r eo fb l e n dw i t hn a t u r er ub b e r ( N R)a sm a t r i x ． c r o s s ． 1 i n k e ds o d i u mp o l y a c r y l a t e( C S P )a sh i g h — a b s o

8、r b e n tw a t e rr e s i n ， t h ea m p h i p h i l i cb l o c ke o p o l y m e rp o l y ( e t h y l e n eo x i d e ) 一 b — p o l y ( b u t y la c r y l a t e ) ( P E O ． b ． P B A )a sc o n ．p a t i b i l i z e rw a sc

9、 h a r a c t e r i z e db yS EMp h o t o g r a p h． T h ed e p e n d e n c eo ft h ed e g r e eo ft h ew a t e r — a b s o r b i n ga n dt h ew a t e r — s w e l l i n go nP B Ac o n t —e n to fP E O — b — P B Awa si n v

10、 e s t i g a t e d． T h ec o mp a t i b i l i z i n gm e c h a n i s mo fP E O — b — P B Ao nb l e n dw a ss t u d i e d ．【 K e yw o r d s 】 A m p h i p h i l i cB l o c kC o p o l y m e r ； P E O ． b ． P B A ； H i g h ．

11、 A b s o r b e n tW a t e rR e s i n ； C o m p a t i b i l i z a t i o n聚 環(huán) 氧 乙 烷 ( P E O) 鏈 段 具 有 親 水 、 結(jié) 晶 、 絡(luò) 合 堿 金 屬 離 子 等 性 能 ， 與 親 油 性 鏈 段 形 成 的嵌 段 共 聚 物 兼 備 了 二 者 的 某 些 性 能 ， 如 親水 和 親 油 性 ， 同 時(shí) 由 于 結(jié) 構(gòu) 上 的 特 殊 性 ，

12、 也 帶來(lái) 了一 系列獨(dú)特 的相關(guān)性能 ， 近 年來(lái) 從合成 方法 “j ， 結(jié) 構(gòu) 表 征 ， 性 能 的 研 究 到 實(shí) 際 應(yīng) 用 “成 為 功 能 高 分 子 領(lǐng)域研 究的熱點(diǎn) 。另一方面 ， 橡膠 與高吸水樹(shù)脂共 混后 ， 可 同時(shí)具 有高彈性和 高 吸水 性 ， 即使 在擠 壓情況 下仍 有保 持 水 的能 力 ， 且 所 有 產(chǎn) 生 的膨 脹 壓 力 能 夠 起 到 止 水 、 補(bǔ) 漏 的 作 用 ， 因 而 在 密 封

13、 防 水 等 多 方 面 具 有 廣 闊 的 應(yīng) 用 前 景 ” 。但 因 為 吸 水 樹(shù) 脂 為 極 性 分 子 ， 親 水 性 強(qiáng) ， 橡 膠 為 疏 水 性 彈 性 體 ， 二 者 共 混 后 雖 然 在 性 能 上 可 以互 補(bǔ) ， 但 因 為 熱 力 學(xué) 相 容 性 差 ， 混 合 后 能 形 成 較 好 的 混 容 體 系 ， 吸 水 樹(shù) 脂 作 為 分 散 相 ， 不 能 均 勻 的 分 散 在 橡 膠 基 體 中 ，

14、極 易 彼 此 凝 聚 在 一 起 ，形成粗 大的相 疇 ， 導(dǎo) 致性 能 的 不穩(wěn) 和 劣化 J ?；?于 此 ， 本 文研 究 了兩親性嵌 段共聚物 聚環(huán)氧 乙烷嵌 段聚丙烯 酸丁酯 ( P E O — b — P B A) 的 性 能 ， 并 將 其 應(yīng) 用 于 天 然 橡 膠 ( N R) ／ 高 吸 水 性 樹(shù) 脂 共 混 體 系 ， 以期 改 善 其 相 容 性 及 綜 合 性 能 。收 稿 日期 ： 2 0 0 I 一 1

15、 2 ． o 8 ； 修 訂 E t 期 ： 2 0 0 2 ． 0I ． 1 0作者 簡(jiǎn) 介 ： 王 彩 旗 ( 1 9 7 1) ， 女 北 京 理 工 大學(xué) 在 讀 博 士 生 1實(shí)驗(yàn) 部 分 1． 1 原 料 天 然 橡 膠 為 大 同 橡 膠 廠 產(chǎn) 品 。 硫 化 配 方 ： 天 然 橡 膠 l O O p h r ， 氧化鋅 5 p h r ， 促 進(jìn)劑 M O ． 7 p h r ， 硫磺 3 p h r ， 白碳

16、黑增強(qiáng) 劑 ， 通 化 第 二 化 工 廠 ， 2 0 0 目篩 余 物 在 0 ． 0 5 ％ 以 下 。 微 米 級(jí) 高 吸水樹(shù)脂交聯(lián) 聚丙烯 酸鈉( c r o s s ． 1 i n k e ds o d i u mp o l y a e r yl a t e ，簡(jiǎn)稱 C S P ) 按 方 法 合 成 。 兩 親 性 嵌 段 共 聚 物 P E O ． b ． P B A參 考 ” “ ”自制 。1 ． 2 各 組 分 的

17、共 混 天 然 橡 膠 在 ~1 6 0 m m 的 開(kāi) 煉 機(jī) ( 前 輥 線 速 度 ( 1 0 ． 9 7 m ／m i n ， 后 輥 速 度 比 l ／ 1 ． 3 5 ) 上 素 煉 2 m i n ， 然 后 依 次 加 入 交 聯(lián) 聚 丙烯酸鈉 、 兩親性嵌段 共聚物 P E O ． b — P B A及吸水促進(jìn) 劑 ， 增 強(qiáng) 劑 和 硫 化 劑 ， 混 煉 至 預(yù) 定 時(shí) 間 即 得 到 生 膠 復(fù) 合 物 。1 ．

18、 3 生 膠 的 硫 化 混 煉 好 的 生 膠 復(fù) 合 物 放 在 8 4×6 0×1 m m模 具 內(nèi) ， 存 0 ． 1 6 MN平 板 硫 化 機(jī) 上 1 4 2 ℃ 預(yù) 熱 3 m i n后 ， 加 壓 硫 化 2 0 m i n維普資訊 http://www.cqvip.com ·1 8 2·材料 科 學(xué) 與工 程 2 0 0 2 年 6 月P BA Co n t e n to f

19、e o p o l y me rF i g． 2P l o to fSa n dSv s ． t h eP B A c o n t e n to fc o p o l y me rNR， 1 0 0p h r ；C S P， 4 0 p h r ； PE O- b - PB A， 2 0p h rP BA Co n t e n tCo p o l y me rF i g3P l o to fBr e a k i n gS t r e

20、 s sa n dMo d u l u sv s ． t h eP B A c o n t e n to fc o p o l y me rNR， 1 0 0 p h r ；CS P， 4 0 p h r ； P EO- b — P BA， 2 0 p h rP BACo n t e n to fCo p o l y me rF i g． 4P l o to fBr e a k i n gS t r a i na n dB r e a

21、 k i n gE n e r g yV S ． t h eP BAe o n t e l r l to fe o p o l y me rNR， l O Op h r ；C S P， 4 0 p h r ； P E O- b — P B A， 2 0 p h r中 P B A含 量 太 大 時(shí) ， 力 學(xué) 性 能 反 而 呈 下 降 的 趨 勢(shì) 。這 可 能 是 由 于 在 體 系 中 加 入 P B A鏈 段 含 量 為 6 5 ％

22、 的 兩 親 性 嵌 段 共 聚 物 P E O — b ． P B A作 為 增 容 劑 ， 在 一 定 程 度 上 改 善 _ = 廠C S P樹(shù)脂 與 N R橡膠的相 容性 ， C S P 、 P E O ． b — P B A、 N R_ 一者較 為 匹 配 ， 體 系 中的相 容性 最 好 ， 使 得 力學(xué) 性 能得 到 較 明 顯 的改 善 。 而 對(duì) 于 其 它 結(jié) 構(gòu) ， 由 于 存 在 C S P與 N R 或 P E

23、 O — b — P B A中的 P E O鏈 段與 N R的相 分離 ， 造 成體 系 的力 學(xué)性 能 逐漸 下 降 。3結(jié) 論 1 ． 由共 混體 系的 S E M照 片分析 ， 適量加入 兩 親性嵌 段 共 聚 物 P E O ． b ． P B A 可 以改 善 C S P樹(shù) 脂 與 N R的 相 容性 ：2 ． 吸 水 膨 脹 性 能 和 力 學(xué) 性 能 分 析 測(cè) 試 的 結(jié) 果 表 明 ， 不 同結(jié)構(gòu)的嵌段 共聚物 對(duì)共

24、混體 系 的增容 效 果是不 同 的 ， 在 P B A含 量 為 6 5 ％ 時(shí) 使 體 系 的 相 容 性 得 到 很 好 的 改 善 ， N R、C S P 、 P E O — b — P B A三者較 為匹配 ， 體系 中的相 容性最 好 ， 使 重 量 吸水率和體 積膨脹率增 加 ， 力 學(xué)性 能增 強(qiáng) 。隨 著 P B A含 量 的 增 加 ， 會(huì) 形 成 微 相 附 著 在 C S P樹(shù) 脂 表 面 ， 對(duì) C S P樹(shù)

25、脂 的 吸 水 膨 脹 反 而 不 利 ， 且 造 成 體 系 的 力 學(xué) 性 能 逐 漸 下 降 ：[1][ 2][ 3][ 4]【5][6][7][8][ 9][ 1 0 ]l234[ 1 5 ][ 1 6 ][ 1 7 ]參 考 文 獻(xiàn) M． G e r v a i s ， B． G a l l o t ， Ma k r o mo 1 ． [ J ] ． C h e m． ， 】 9 9 7 ， 1 7 8 ： 】 5 7 7 ．

26、H． h a y a s h i ， S ． T a n i g a c h i ， H． H a ma d a ， T． M i n a mi ． [ J ] ． J p n ． K o k a i7 ，3 2 8 ， 0 7 8 ( 1 9 7 3 ) ( t oT o y o b oC o ． L t d ． ) ； [ J ] ． C h e m． A b s t r ． ， 1 9 7 8 ，7 9： 5 4 5 3 7．KD

27、 i e t r i c h ， G． R e i n i c h ， 0． M e t z ． D D RP a t ． 1 1 9 ， 2 5 9 ( 1 9 7 6 ) ； [ J ] ．Ch e m ． Ab s t r ． 1 9 7 7， 8 6： 5 6 3 7 0R B ． S e y mo u r ， D ． R． Owe n， G ． AS t a h lH ． W o o d， W ． NTi n n e r —m

28、 a l 1 ． 1JJ ． A p p lP o l y m． S y r u p ． ， 1 9 7 4 ， 2 5 ： 6 9 ．B． L o t z ， A． JK o v a c s ， Z ． Z ． K o l l o i d ． [ JJ ． P o l y m． 1 9 6 6 ， 2 0 9 ： 1 1 5R． GC r y s t a l ， JJ ． 0M a l l e y ， PF ． E r h a r d

29、 tlJJP o l y mP r o p r ． 1 9 6 9 ，1 0： 8 0 4 ．J ． K e l l y ． W． M． M a c k e n z i e ， D． CS h e r r i n g t o n ， G． R i e s s ． 1JJ ． P o l y m，1 9 7 9， 2 0： 1 0 4 8．T a oX u q u a ne ta 1 ． 1J j ． P o l y m． Ma t ．

30、s c i ． E n g ． C h i n a ， 1 ： 4 oC h e nX i a o y u a n， X i eZ i r u ， “nJ i s e n ， X i eH o n g q u a n ． 1J ] P o l y m．Ma t ． S c iEn g． C h i n a ． 1 9 9 3． 1： 2 8．Z h i h a oZ h a n g ，Gu oZh a n g， Do n g f e n

31、L i ，Z h i c h e n gL i u，Xi n g f a n gC h e n ． 1JJ ． J ． A p p 1 ． P o l y m． s c i ． 1 9 9 9 ， 7 4： 1 6 6 7陳 福 林 ， 危 仲 禎 ， 余 炯 楊 ， [ J ] ． 特 種 橡 膠 制 品 ， 1 9 9 l ， 4 ： 1 ．TS h i o y a m a ． [ P ] ． J P0 5 ， 3 2 0 ． 4

32、2 6 ( 1 9 9 3 ) ．H． S z t o d a ． [ P ] ． J P0 5 ， 1 7 9 ， 0 6 6 ( 1 9 9 3 ) ．HMi u r a ， Y． Wa t a n a b e ， E． | t o ， TM u r aK i ． 1PJ ． J P0 6， 2 l 2 ， 0 2 9( 1 9 9 4 )G． Wa n g ， M． L i ． XC h e n ． 1J ]J ． A p p 1

33、 ． P o l y mS c i， 1 9 9 7 ， 6 5 ： 7 8 9 ．S ． N a g a r a j a n ． 1JJJ ． o fA p p 1 ． P o l y ms c i ． ， 1 9 9 7 ， 6 3 ： 5 6 5S ． N a g a r a j a n ， KS ． V． S r i n i v a s a nl j jE u r ． P o l y m． J ， 1 9 9 4 ， 3 0：