含腈基/酯基聚合物--硫酸铜配位复合材料研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhelehang
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本文首先利用行星球磨机的机械作用,成功制备了粒径微小、分散均匀的硫酸铜(CuSO4)粒子。然后,将所制备CuSO4粒子均匀分散到丙烯酸酯橡胶(AR)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)和丁腈橡胶/聚氯乙烯(NBR/PVC)三种含有腈基或酯基聚合物中,通过热压来实现基体与CuSO4粒子之间配位作用,制备了配位复合材料。  AR/CuSO4配位复合材料的各项性能表明,利用溶液球磨法制备的复合材料较之前文献报道的复合材料,CuSO4添加量减少,力学性能显著提高,配位交联作用效率高。CuSO4含量为3 phr(parts per hundreds of rubber(or resin))和5 phr的复合材料的拉伸强度较之前报道分别提高了120%和56%,而添加量减少了40%和50%。动态热机械分析(DMA)数据得出,配位后复合材料的性能较纯AR呈现出刚性的特点。粒径测试和扫描电子显微镜(SEM)数据表明溶液球磨法制备的复合材料,CuSO4粒子分布均匀,粒径统一,平均粒径的峰值为1.03μm,而传统加工方式所得CuSO4粒经为9.88μm,且分布不均匀,因此溶液球磨法更加高效。SEM谱图同时能观察到CuSO4粒子与AR之间模糊界面,这证明了配位作用增强了二者的相互作用。通过分析UV-vis、ESR和XPS等表征可以证实在复合材料中,AR分子中的酯基与CuSO4中的Cu2+形成配位作用。  研究了ABS/CuSO4配位复合物中聚合物与无机粒子之间的相互作用。结果表明,复合材料的耐丙酮溶剂性能较纯ABS显著提高,复合材料在丙酮中浸泡240分钟后几乎不受影响,而此时纯ABS已经全部溶解。DMA表明,ABS/CuSO4复合材料因为材料分子内部存在配位作用,束缚ABS分子链运动,从而使复合材料的储能模量增加,材料的脆性上升。SEM谱图表明,CuSO4粒子的粒径小,分布均匀,并且与基体之间作用力提高。XPS表明,配位反应发生在ABS分子链中的-CN和CuSO4粒子中Cu2+之间。  研究了分析加工方法、预处理温度等前提条件对(NBR/PVC)/CuSO4复合材料各项性能的影响。结果表明,利用球磨法制备的复合材料,力学性能更加出众、交联密度更高。DMA表明复合材料的tanδ值逐渐降低,并且tanδ峰的出峰位置呈现出向高温方向偏移的趋势。同时,预处理温度约接近溶剂沸点,所得复合材料中CuSO4粒子粒径更小,团聚更少。
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