橡胶改性

✍ dations ◷ 2024-12-23 17:36:52 #高分子化学,高分子物理学

根据ASTMD1566定义,是一种,具有高分子材料的共性,分子量大,化学性质较为稳定,如粘弹性、绝缘性、环境老化性、密度小以及对流体的渗透性低等,能够被改性。

橡胶改性(Rubber Modification)是指通过利用物理、化学方法往橡胶之中有选择的加入适量无机或有机物质,或者是将不同类高分子聚合物与橡胶进行共混,又或者是利用化学方法实现高聚物的、、、,甚至是将上述方法联合使用,以此来改善橡胶材料在某些方面的劣势,改进其加工工艺性能,进而降低成本,或使橡胶材料仅在表面以及电、磁、光、热、声、燃烧等方面赋予独特功能等效果,这即为橡胶改性。

橡胶的改性,就是对橡胶材料的性能进行有选择性的扬长避短,既要保留和改进橡胶本身所具有的优势,同时还需要在另一方面降低甚至消除其劣势,以达到提高橡胶材料的使用性能、加工工艺性能,降低生产成本,已达到利润最大化,满足国民生产的需要。

由于对新材料的开发难度极大,难度极高,且不确定性较大,这导致了新材料的开发成功率较低,这就很容易造成大量人力物力财力的损失。然而在原有橡胶材料的基础上进行改性,无疑降低了开发成本,而且橡胶作为一种高分子材料,其未知领域仍然比较多,发展空间极大。同时,由于随着科学技术生产的发展,橡胶的使用量以及使用范围逐年增加,加上其价格较为低廉,而且人们对一种材料兼具多种性能的要求日益提高,这使得对橡胶的改性这一研究工作的前景变得十分乐观。

1493~1496年第二次航行到印第安时,发现当地人玩的球能从地上跳起来,经了解才知道球是由一种树流出的浆液制成的,此后欧洲人才知道橡胶这种物质。但直到1823年,英国人创办了第一个橡胶生产防水布,这才是橡胶工业的开始。1826年Hancock发明了开放式炼胶机,1839年Goodyear发现了加入硫黄和碱式碳酸铝可以使橡胶硫化,这两项发明奠定饿了橡胶加工业的基础,1888年Dunlop发明了充气轮胎,汽车工业的发展促进了橡胶工业的真正起飞。1904年S.C.Mote用炭黑使天然橡胶的拉伸强度提高,找到了橡胶增强的有效途径,拉开了橡胶改性的序幕。近年来,橡胶工业新技术发展迅速,通过卤化、氢化、环氧化、接枝、共混、增容、动态硫化等方法开发了许多新橡胶材料,橡胶制品也向着高性能化、功能化、特种化方向发展,橡胶材料以其独有的特性发挥着重要的作用。

法是指在一种材料中掺混入一种或多种其它物质,使得原材料具备掺入材料所具备的性能,从而达到改变增强原有材料性能的一种聚合物的改性方法。

物理共混:就是通常意义上的“混合”,即为简单的机械共混,利用物理方法将两者充分混合而且两者之间不发生任何化学变化;物理/化学共混(就是通常所称的反应共混):在物理共混的过程中兼有化学反应,可附属于物理共混;化学共混:包括了接枝、嵌段共聚及(IPN)等。

由于胶粉是由烃类裂解或者不完全燃烧所得到的黑色粉末状固体,具有准石墨状结构,化学性质相对比较稳定,其表面含有羧基等多种活性基团,是亲油性物质,因而可用其来对丁苯橡胶进行改性。利用胶粉来改性的方法是以橡胶作为基体,以胶粉颗粒作为增强相进行共混合成。胶粉在橡胶体系中充当补强和填充作用,以增强橡胶制品性能。

接枝共聚是指在聚合物主干或主链聚合物存在下,加入一定的单体进行聚合反应,在主干聚合物上将分支聚合物成分通过化学键相互结合起来,形成分支的反应。 接枝共聚物通常是在高分子聚合物主干或者是主链聚合物存在下,将单体进行自由基聚合、离子加成聚合或开环聚合所得到的新的聚合物。由于接枝链的不同,将会在不同程度上赋予高聚物不同的性能。

链转移接枝:引发剂产生自由基使该自由基与主链上的氢发生反应,从而产生接枝点,形成接枝共聚物。化学接枝:首先用化学方法在聚合物的主干链上导入易分解的活性基团,使活性基团分解成自由基,然后再与单体进行接枝共聚形成新的聚合物。辐射接枝:将聚合物与单体在聚合前混合在一起,共同进行辐射,利用辐射所释放的能力使其进行反应。预辐射法:先辐照聚合物,使之产生捕集型自由基,在用乙烯型单体与之接枝。

橡胶(R)与单体(M)接枝共聚系按自由基链锁聚合历程进行聚合反应。其主要反应有:

由于某些橡胶大分子链具有活性链端,因此可以利用橡胶材料的活性链端,对其进行不同方法的改性以提高某些物理化学性能, 如改善低温性能、抗拉性能、抗老化性能、耐磨性能及加工性能。常用的链端改性方法是

表面改性技术是指用物理、化学等方法,通过对材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态进行有选择性地改变,进而赋予材料一种新的性能或者对原有性能的改善,扩大该材料的适用范围。例如橡胶表面磺化,表面磺化一般采用将橡胶浸渍在亚硫酸或硫酸溶液中的方法。磺化的效果是将橡胶表面的碳-碳键打开,在其中的一个碳上接上—SO3H。

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