丁腈橡胶铝盐非液相配位交联体系中铝离子解离环境的构建与调控

1、丁腈橡胶 / 铝盐非液相配位交联体系中铝离子解离环境的构建与调控配位键是一种典型的非共价键 , 键能较大 , 由配位交联构筑的橡胶网络结构 , 既确保橡胶具有良好力学性能 , 又具有可逆交联特性 ,是一种新型的绿色橡胶 ,应 用前景广泛。但目前配位交联橡胶大多以过渡金属盐为配位交联剂 , 并通过液相 法制备,量产能力低 ,应用范围小。因此, 构建主族金属盐的非液相配位交联体系 , 成为配位交联橡胶研究的重 要方向之一。本研究以NBR铝盐配位体系为研究对象,在NBR容融条件下,通过 调节铝盐周围受限空间内水分子的浓度 , 构建高效的铝盐解离环境 , 研究微量水 对铝盐在非溶解、非熔融状态下的解离

2、及其配位交联的影响规律 , 揭示体系结构 与性能的关系，阐明NBR铝盐非液相配位交联机制。具体研究内容和结果如下：首先,在DMF介质中构建NBR/A12(SO4)3溶液体 系,研究NBR/A12(SO4)3体系的配位交联机理。结果表明,C=N与A12(SO4)3能 发生配位交联反应,体系的应力-应变行为与硫磺硫化NBF相似,说明 NBR/A12(SO4)3配位交联体系可满足实际应用要求。同时,通过在NBR/A12(SO4)3非液相体系中引入少量外源水,在NBR容体受限 空间J内形成微相水，构建高效的铝离子解离环境，提高铝盐在NBRS体中的分散 度和离子化度,成功制备了 NBR/A12(SO4)

3、3非液相配位交联复合材料，该材料网 络由离子型配位交联和粒子型配位交联构成,A12(SO4)3粒子在体系中既是交联 剂又是增强剂。此外,还研究NBR/AI2(SO4)3 18H2O体系的解交联,发现在90C 添加了铝试剂的DMF/H2OS合溶液中能将试样溶解,实现了NBR/A12(SO4)3 18H2O配位交联的解交联。第二,分别以十八水硫酸铝A12(SO4)3 18H2O、十二水硫酸铝钾KA1(SO4)2 12H2O和十二水硫酸铝铵NH4A1(SO4)2 12H2O为配位交联剂,探 讨配位交联剂种类、用量及配位交联温度对NBR铝盐非液相体系的配位交联特性、动力学、形貌和性能等的影响。结果表明

4、 , 改变铝盐种类、用量及其配位交 联温度,可调控NBR结晶水铝盐的配位交联反应程度；当铝离子含量为 002mol/100gNBR时，体系配位交联反应活化能大小顺序依次为：A12(SO4)3- 18H2O>KAI(SO4)2 12H2O> NH4Al(SO4)2 12H2O第三，以A12(SO4)3 18H2O为NBR非液相体系的配位交联剂，采用高能球磨技术制备不同粒径的 Al2(SO4)3 18H2O晶体粒子,研究Al2(SO4)3 18H2O晶体粒子粒径尺寸对NBR铝盐非液相体系的配位交联特性、动力学、形貌和性能等的影响 , 并采用理想配位交联模型对实验数据进行分析。结果表明,

5、NBR/Al2(SO4)3 18H2O体系的配位交联密度介于离子配位交联密度和粒子配位交联密度之问；改变Al2(SO4)3 -18H2O粒径,可有效调控NBR/Al2(SO4)3 18H2O体系配位交联密度,Al2(SO4)3 18H2O粒径越小,配位交联反应位点越多,配位交 联速率越快 , 交联程度也越高。但是,当Al2(SO4)3 18H2O粒径超过300目时,粒径对复合材料配位交联的影响则不大。第四,分别制Al2(SO4)3 18H2O KAl(SO4)2 12H2O和NH4Al(SO4)2- 12H2OE备种NBR铝盐体系，探讨剪切场温度调控对 NBR铝盐体 系的配位交联特性、动力学以及形貌和性能的影响。结果表明,NBR/Al2(SO4)3 18H2O NBR/NH4AI(SO4)2 12H2O和NBR/KAl(SO4)2 12H2O体系的剪切场最佳温度分别为 130C、90C和90C ；提高剪切场温度，不但可除去铝盐中的部分结晶水，降低NBR铝盐配位交联复合材 料的缺陷，还可提高铝盐的离子