反應(yīng)增容型CPE-P(AA-AM)共混吸水膨脹橡膠的制備與性能研究.pdf

1、吸水膨脹橡膠(WSR)是上世紀70年代后期,首先由日本開發(fā)出的一種功能性防水堵縫材料。由于WSR制備簡便,性能優(yōu)良,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水利、建筑、交通等眾多領(lǐng)域。本工作以含有環(huán)氧基的反應(yīng)型接枝共聚物作為增容劑,將氯化聚乙烯(CPE)彈性基體和高吸水樹脂(SAR)機械共混,制備反應(yīng)增容型WSR。具體研究內(nèi)容如下:
　　 采用懸浮溶脹接枝共聚的方法,在由水、乙酸乙酯(EA)、叔丁醇(TBA)組成的復合分散體系中,將活性單體甲基丙烯酸縮水

2、甘油酯(GMA),接枝到CPE主鏈上,制備反應(yīng)型增容劑CPE-g-GMA。探討了分散體系的組成配比,單體、引發(fā)劑的用量,反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度等因素對接枝共聚產(chǎn)物的接枝率(GD)及接枝效率(GE)的影響。并采用紅外光譜(IR)、熱重分析(TG)、接觸角測定等方法對接枝物進行了表征。研究發(fā)現(xiàn),GMA與CPE的接枝共聚反應(yīng)的最佳條件是:分散體系中H2O/EA/TBA=50/5/2.5(體積比);反應(yīng)體系中CPE/GMA/BPO=2/1.08/0

3、.05(質(zhì)量比);反應(yīng)溫度為80℃;反應(yīng)時間為8h。此條件下制得的CPE-g-GMA,GD可達到37％(GE可達80％以上)。
　　 另一方面,以過硫酸鉀(KPS)為引發(fā)劑,N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺(NMBA)為交聯(lián)劑,通過反相懸浮聚合的方法制備了聚丙烯酸.丙烯酰胺[P(AA-AM)]高吸水樹脂。P(AA-AM)的吸水能力較強(去離子水中吸水率達800g/g以上),且具有較強的抗電解質(zhì)能力(生理鹽水中吸水率達92g/g)。并對

4、制得的吸水樹脂進行IR、TG表征,結(jié)果表明該吸水樹脂在200℃以下具有良好的熱穩(wěn)定性,滿足WSR共混加工的要求。
　　 以自制的接枝共聚物CPE-g-GMA為反應(yīng)型增容劑,將P(AA-AM)與CPE進行機械共混,制備了反應(yīng)增容型WSR?？疾炝薖(AA-AM)、CPE-g-GMA用量對共混試樣的吸水性能(一次和二次吸水率、質(zhì)量損失率)及力學性能(拉伸強度和斷裂伸長率)的影響。通過熱甲苯溶解CPE基體、測定WSR試樣殘余物質(zhì)最的方法

5、,可以直接反映出P(AA-AM)與CPE-g-GMA的反應(yīng)情況。采用原子力顯微鏡(AFM)觀察了WSR的微觀形態(tài)。結(jié)果表明,共混試樣吸水速率較快,15min內(nèi)可達最大吸水率,平衡吸水率隨SAR用量的增加而增大。未添加增容劑的WSR相容性差,SAR析出嚴重,力學性能較差。添加CPE-g-GMA到共混試樣中,明顯改善CPE基體與SAR的相容性,雖然吸水性能有所降低,但力學性能顯著提升,吸水后的共混試樣質(zhì)量損失率明顯降低。研究表明,體系的相容

6、性隨增容劑用量的增加而提高,但當其用量過飽和后,共混體系的相容性反而下降,加入15phr的CPE-g-GMA,增容效果最為明顯。AFM顯微圖也表明添加CPE-g-GMA改善了兩相間的微觀相容性。
　　 親核型促進劑——咪唑的加入對增容劑的環(huán)氧基開環(huán)反應(yīng)有一定促進作用,提高了反應(yīng)效率,有利于減少增容劑的使用量,從而降低WSR的生產(chǎn)成本;但另一方面,咪唑的存在對于CPE基體的降解也有一定的促進作用,導致CPE在加工時降解明顯,這對于