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《陕西科技大学》 2009年
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EVA-g-PU/OMMT/SBR纳米复合材料的研究

赫玉欣  
【摘要】:乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂(EVA)是一类具有橡胶弹性的热塑性塑料。在EVA分子中,由于醋酸乙烯酯(VAc)的存在,使聚乙烯(PE)分子链的规整度降低,其结晶度随之下降,以致分子链在热运动中内旋运动的能力有很大的提高,其柔顺性显著提高,宏观上表现为很高的弹性。VAc含量为12%~30%的EVA可制造高倍率独立气泡型室温泡沫塑料,因隔热、保温、防震、柔软、回弹性优良、耐候性好而广泛应用于工业、建筑业、水产业,特别是在鞋用材料方面的应用更广。然而作为材料使用,仍存在其机械强度低和耐磨性较差等缺陷,限制了它的进一步应用。本研究旨在将化学接枝改性与物理共混改性结合起来,希望能够制备出适用于制鞋的性能优异的EVA基纳米复合材料,并研究其摩擦磨损机理及发泡性能。 将EVA进行皂化水解,使其侧链上生成游离的羟基,以红外光谱(FT-IR)及核磁共振(NMR)等检测手段对产物进行表征,分析产物的结构特征。~(13)C-NMR分析表明,游离的羟基在皂化EVA(EVAL)侧链上有三种序列结构;采用二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚四氢呋喃二醇(PTMG)合成异氰酸酯基(-NCO)封端的聚氨酯(PU)预聚体,用红外光谱对聚氨酯预聚体进行了结构表征,并分析反应时间、反应温度及体系水分含量对预聚体性能的影响。研究了聚氨酯预聚体的反应动力学方程。FT-IR分析表明,所制备的PU预聚体是以-NCO封端的。 通过熔融接枝法制得了EVA-g-PU接枝聚合物,用~(13)C-NMR和FT-IR对产物进行了结构表征。结果表明,PU预聚体成功地接枝在EVAL主链上。力学性能检测表明,接枝聚合物的抗拉强度与断裂伸长率优于纯EVA。动态力学分析(DMA)表明,接枝聚合物的储能模量相对于纯EVA有较大程度的提高。热失重(TG)分析表明,PU预聚体的加入能有效地改善接枝聚合物的热稳定性能。 采用“一步法”与“两步法”制备了EVA-g-PU/OMMT纳米复合材料。结合X-射线衍射(XRD)与透射电镜(TEM)分析可知,OMMT在“两步法”制备的复合材料中是以剥离状态分布的,在“一步法”制备的复合材料中是以插层状态分布的。“两步法”制备的纳米复合材料的力学性能要优于“一步法”制备的纳米复合材料。力学测试表明,EVA-g-PU/OMMT纳米复合材料的力学性能要远优于纯EVA,当有机蒙脱土的质量分数为3%时,纳米复合材料的力学性能最优;随着有机蒙脱土质量分数的提高,纳米复合材料的储能模量呈现逐渐增大的趋势,损耗因子呈现逐渐降低的趋势。热失重(TG)分析表明,EVA-g-PU/OMMT纳米复合材料的热稳定性能要优于纯EVA。 将丁苯橡胶(SBR)与EVA-g-PU/OMMT(“两步法”或“一步法”制备EVA-g-PU/OMMT复合材料)纳米复合材料通过熔融共混法制备了EVA-g-PU/OMMT/SBR复合材料。对EVA-g-PU/OMMT/SBR纳米复合材料力学性能及摩擦磨损性能进行研究。研究结果表明,当复合材料中OMMT与SBR的质量分数分别为3%和15%时,复合材料的力学性能与耐摩擦磨损性能最优。通过扫描电镜分析复合材料的磨损表面可知,EVA-g-PU/OMMT/SBR纳米复合材料的磨损机理属于粘着磨损。 将制备的EVA-g-PU/OMMT/SBR纳米复合材料进行发泡应用实验。通过对发泡剂用量、交联剂用量、发泡温度及发泡时间等单因素的优化实验,得出EVA-g-PU/OMMT/SBR纳米复合材料的发泡配方为:发泡剂AC的质量分数为6%,交联剂DCP的质量分数为0.6%,发泡时间为15min,发泡温度为130℃,模压压力为10MPa。将发泡材料在际华三五一五皮革皮鞋有限公司进行应用实验,得到了公司的认可。
【学位授予单位】:陕西科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TB383.1

【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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