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本论文选用丁腈橡胶(NBR)作为基体,无机盐(CoCl2和CuSO4)、有机盐(硬脂酸铜和新癸酸钴)和SiO2-g-PMA(Cu)(核壳结构)作为配位交联剂,通过热压制备配位交联复合材料。研究了配位剂种类、含量、粒径及交联工艺(温度和时间)对配位交联反应的影响。同时还研究了配位交联体系的耐老化、耐溶剂及可循环使用性能,并与传统的硫化交联体系(NBR/S)进行了对比。
对NBR/无机盐体系(NBR/CoCl2和NBR/CuSO4)的研究表明,热压后NBR中的腈基(-CN)与无机盐中的金属离子发生了配位交联反应,在体系内部形成了交联网络;氯化钴颗粒粒径对体系性能影响明显,粒径越小体系的配位交联反应越强;在一定的温度范围内,热压温度对体系性能影响显著;随配位剂含量的增加,配位反应逐渐增强使得拉伸强度显著提高,断裂伸长率明显下降。
对NBR/有机盐体系(NBR/硬脂酸铜和NBR/新癸酸钴)的研究表明:热压后NBR/有机盐体系发生了配位交联反应,形成了交联网络;NBR/无机盐体系热压20min较为适宜;热压温度对交联有显著的影响,但热压温度并不是越高越好,NBR/硬脂酸铜体系的热压温度190℃较为合适;硬脂酸铜和新癸酸钴在体系中起到交联作用的同时,还起到了增塑的作用。
以硅烷偶联剂(KH570)对纳米SiO2进行表面预处理,在此基础上通过自由基引发双键实现PMA接枝包覆,并通过铜离子引入反应,制得了核壳型配位交联剂(SiO2-g-PMA(Cu)),引入的铜离子含量约3%;热压后NBR与SiO2-g-PMACu发生了配位交联反应,形成了交联网路;SiO2-g-PMA(Cu)粒子在NBR/SiO2-g-PMACu体系起交联剂作用的同时,由于PMA柔性支链的存在还对体系起增塑的作用。
NBR/CuSO4配位交联体系比传统的NBR/S硫化体系有更好的耐老化性能;相比NBR/S体系,NBR/CuSO4体系的耐酸性较好,耐碱性没有提高,耐油性较差。配位交联体系(NBR/SiO2-g-PMA(Cu)和NBR/CuSO4)比NBR/S硫化体系的可循环使用性能好。在配位交联体系中NBR/SiO2-g-PMACu又比NBR/CuSO4的可循环使用性能好。