氯化钴配位交联丁腈橡胶的研究.pdfVIP

氯化钴配位交联丁腈橡胶的研究 黄剑锋李慧张喜亮李滨耀吴驰飞 华东理工大学材料科学与工程学院，上海200237 丁腈橡胶(NBR)是丁二烯-丙烯腈的共聚物，因其分子中含有腈基而具有优良的耐油性 能，有广阔的应用领域。NBR的硫化通常采用硫磺和含硫化合物，也可采用过氧化物和树脂 进行硫化。采用上述共价键交联方法得到的NBR是不溶不熔的物质．很难再生利用，同时 未补强的NBR力学性能较差。往往需添加碳黑等补强剂才能满足使用的要求。因此硫化和 补强一直是NBR研究的焦点。 随着配位化学的发展，利用分子间弱相互作用…组装的超分子聚合物逐渐成为高分子科 学的一个新兴领域“’“。配位聚合物具有性质独特、结构多样化、不寻常的光电磁效应等特 点。但国内外聚合物同金属离子的配位普遍在溶液中进行Hl，这样便限制了其应用。 最近，我们将超分子自组装的概念引入橡胶的交联，通过固相加工的工艺实现了金属离 子与NBR中腈基侧基的原位配位，得到了多种金属配位交联的NBR。其中CoCl，具有较高 的配位活性，并且表现了优良的综合性能。 本文主要讨论了CoCl2的添加量(表I)，加工温度，加工时间(表2)对材料性能的影 的配位交联过程(图1，圈2)。结果发现金属盐添加量的提高可以增加NBR的交联密度， 同时材料的拉伸强度也随之增大，在添加量为0．25时，强度达到了20．5Mpa，而仍保持很高 的断裂伸长率(600％)。增加配位交联的时间，也可提高橡胶的交联密度，进而提高材料的 拉伸强度。为了探寻金属配位交联橡胶高强度，商断裂伸长率的机理。我们做了不同温度下 等温配位交联的动态力学分析。从中可以看，提高加工温度，可以显著的提高配位交联的速 度，同时在同一温度下橡胶的储能模量G’的上升趋势随时间呈现多个阶段性的转变。这可解 释为在高粘度环境下，聚合物链段的运动比溶液中缓慢，金属离子与腈基配位数随反应时间 而增加，使NBR形成了不同的交联结构。以上研究结果表明，通过改变金属离子的添加量， 加工温度，加工时间，可以控制金属配位交联橡胶的交联结构，得到能满足不同使用要求的 橡胶材料。同时，非共价键交联的配位交联橡胶又具有可回收再生的可能。因而金属配位交 联橡胶具有很好的理论研究价值和应用价值。 表l金属离子添加量对力学性能的影响 —-99—— 表2加工时间对力学性能的影响 芒 b ^辱．蔓vb窖一 rim．1mlnI 图l不同温度下配位交联过程 图2180C下配位交联过程 参考文献； J V．M AmChem 1249 Rotello，J Soc，2003，125．I 【2】R．J．Thibauit，PHotchkiss,M．Gray，and ChemMakromoL 【3】3 J．-M．Lehn，MakromoL Syrup，1993，69，1 US ChemlnL 【4J Ed,2002．4I，2892 Schube心C．Eschbaumer,Angew ofNitrileRubber Crosslinking usingCobalt(II)Chloride Liand Wu Chifei Zhang,Binyao Jianfeng Li，Xiliang Huang，Hui