马来酸酐丁二烯树脂在乙丙橡胶与纤维粘合中应用
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聚烯烃接枝马来酸酐作为增容剂的应用(黄山贝诺科技有限公司)聚烯烃(PE、PP、EPDM、EPR、EVA等)由于非极性及结晶性,与其他材料,如极性聚合物、无机填料等相容性很差,无法制备有用的共混材料。
加入预先制备或现场形成的增容剂,能使原本不相容的聚合物形成具有任一组分都不具备的独特性质的共混物。
增容剂作为一种表面活性剂,能降低表面张力,提高共混物中分散相和连续相之间的界面粘结力。
为扩大聚烯烃的应用范围和研制更多有价值的新材料,功能化聚烯烃作为增容剂,一直是科研和工业生产中的一个重要领域。
迄今为止,由于廉价、高活性和良好的加工性,马来酸酐接枝聚烯烃(PO-g-MAH)是最重要的功能化聚烯烃。
它在聚合物共混物、聚合物/无机填料、聚合物/有机纤维、复合增强材料和粘结剂等方面都有广泛的应用。
聚烯烃接枝马来酸酐的方法很多,主要有溶液法、熔融法、辐射法和固相法等。
但最重要的方法是熔融法,即所谓的“反应挤出法”。
熔融接枝的机理很复杂,并伴随有严重的副反应,表现为聚乙烯接枝反应的交联,聚丙烯的降解,以及乙丙橡胶中两种副反应的同时出现。
加入一些含N、P、S原子的电子给体化合物,如二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)能抑制这些交联、降解等副反应。
溶融接枝可以在单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或Brabender流变仪中进行。
将聚烯烃、MAH 单体、引发剂和其他添加剂,在少量分散剂的帮助下均匀混合,然后将混合物加入挤出机料斗中进行熔融挤出。
影响聚烯烃接枝马来酸酐反应的因素很多,主要有引发剂品种和浓度,单体质量浓度,添加剂品种和浓度,反应温度以及反应时间等。
引发剂DCP浓度增加,接枝率相应提高,但DCP用量过多,伴随有交联反应;DCP固定不变时,接枝率随MAH用量的增加而呈上升趋势,但继续增加MAH的用量时对接枝率的影响变小;反应温度低时,DCP的分解浓度高,但也有利于副反应的发生,因而消耗了自由基,使自由基没有明显提高;熔融反应时间(即挤出机螺杆的转速)对接枝率影响很大。
上 海 航 天AEROSPACE SHANGHAI第36卷2019年增刊马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-g-MAH)对三元乙丙橡胶内绝热层材料性能的影响郝会娟1,沈兆宏2,何吉宇1,杨荣杰1(1.北京理工大学材料科学与工程学院,国家阻燃材料工程技术研究中心,北京100081;2.上海航天动力技术研究所,浙江湖州313002) 摘 要:为提高三元乙丙橡胶(EPDM)内绝热层材料的耐烧蚀性能,将马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-g-MAH)作为基体与无机填料之间的相容剂。
采用拉力试验机、多工位-氧乙炔烧蚀测试仪、热失重分析仪和扫描电镜等分析手段研究了材料的机械性能与耐烧蚀性能。
测试结果表明:添加EPDM-g-MAH后,EPDM内绝热层材料的线烧蚀率和质量烧蚀率均有所降低,并且随着EPDM-g-MAH含量的增大,烧蚀后形成的碳层也越来越致密均匀。
另一方面,当EPDM-g-MAH质量分数为9.5%和14.3%时,EPDM内绝热层材料的力学性能大幅度提升。
其中,当EPDM-g-MAH质量分数为14.3%时,EPDM内绝热层材料综合性能最为优异,断裂伸长7.8倍,提高了1.191倍;拉伸强度为6.7MPa,提高了71.8%;线烧蚀率为0.079 9mm·s-1,下降了17.2%。
该结果将为更多新型填料在EPDM材料中应用提供支持。
关键词:三元乙丙橡胶;三元乙丙橡胶接枝马来酸酐;烧蚀率中图分类号:V435 文献标志码:ADOI:10.19328/j.cnki.1006-1630.2019.S1.013收稿日期:2018-10-23;修回日期:2019-03-25基金项目:上海航天科技创新基金(SAST2016105)作者简介:郝会娟(1994—),女,硕士研究生,主要研究方向为三元乙丙橡胶内绝热层。
通信作者:何吉宇(1970—),男,博士,教授,主要研究方向为推进剂材料和阻燃绝热材料。
Effect of Maleic Anhydride Grafted Ethylene Propylene Diene Monomer(EPDM-g-MAH)on Properties of EPDM Heat Insulation MaterialsHAO Huijuan1,SHEN Zhaohong2,HE Jiyu1,YANG Rongjie1(1.National Engineering Research Center of Flame Retardant Materials,School of Materials Science andEngineering,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China;2.Shanghai Space PropulsionTechnology Research Institute,Huzhou 313002,Zhejiang,China)Abstract:In order to improve the ablative properties of ethylene propylene diene monomer(EPDM)heat insulationmaterials,the maleicanhydride grafted ethylene propylene diene monomer(EPDM-g-MAH)is added to EPDM heatinsulation materials as a compatibilizer.The mechanical and ablative properties of the materials are studied by means oftensile tester,multi-station oxyacetylene ablation tester,thermogravimetric analyzer and scanning electron microscope,respectively.The results indicate that the linear ablation rate and mass ablation rate of the EPDM heat insulation materialsdecrease after the addition of EPDM-g-MAH,and the char layers obtained after ablation tests become denser and morehomogeneous with the increase of the content of EPDM-g-MAH.Moreover,when the mass fractions of EPDM-g-MAH are9.5%and 14.3%,the mechanical properties of EPDM heat insulation materials are greatly improved.Among them,whenthe mass fraction of EPDM-g-MAH is 14.3%,the comprehensive performance of EPDM heat insulation material is thebest,and the elongation at break is 7.8times,increased by 1.191times.The tensile strength is 6.7MPa,increased by71.8%.The linear ablation rate is 0.079 9mm/s,decreased by 17.2%.The results will support the application of morenew fillers in EPDM materials.Keywords:ethylene propylene diene monomer(EPDM);maleicanhydride grafted ethylene propylene dienemonomer(EPDM-g-MAH);ablation rates87 第36卷2019年增刊 郝会娟,等:马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-g-MAH)对三元乙丙橡胶内绝热层材料性能的影响0 引言内绝热层材料是固体火箭发动机和推进剂装药的重要组成部分,位于发动机壳体与固体推进剂之间的一层隔热、耐烧蚀材料。
马来酸酐聚丁二烯用途马来酸酐聚丁二烯,又称为聚马来酸酐酯,是一种重要的高分子化合物。
它的分子结构为线性链状,可以通过聚合反应得到。
马来酸酐聚丁二烯具有许多优点,具备多种用途,广泛应用于工业生产和科学研究领域。
以下将对马来酸酐聚丁二烯的用途进行详细介绍。
首先,马来酸酐聚丁二烯是一种好的胶黏剂,常用于粘合和封装。
由于其具有良好的粘附性能,可以广泛应用于各种材料的粘接过程中。
例如,在纸膜电容器的制造过程中,马来酸酐聚丁二烯可以用作电极与电介质之间的粘合剂,确保电容器的稳定性和可靠性。
此外,马来酸酐聚丁二烯还可以用于粘合纸张、金属、塑料等材料,广泛用于包装、建筑、机械等领域。
其次,马来酸酐聚丁二烯也可以用于涂料和涂层的制备。
由于其具有良好的附着性和耐候性,可以用作汽车漆、建筑涂料、油墨等的成膜剂。
马来酸酐聚丁二烯的涂层具有耐候、耐酸碱、耐高温、耐磨等性能,能够保护基材免受外界环境的侵蚀和损害。
此外,马来酸酐聚丁二烯制备的涂层还可以提供阻燃、防腐、防水等功能,广泛应用于建筑、航空、船舶、电子等领域。
另外,马来酸酐聚丁二烯还可以用于树脂增强复合材料的制备。
由于其具有较高的强度和刚度,可以与玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等增强材料进行混合,制备出具有优异力学性能的复合材料。
这种复合材料具有重量轻、强度高、抗冲击性好等特点,广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
马来酸酐聚丁二烯增强的复合材料还可以用于制造运动器材、船舶、建筑材料等。
此外,马来酸酐聚丁二烯还可以用作功能材料的原料。
由于其分子结构中含有活性羧酸基团和双键结构,可以通过进一步的化学修饰和功能化反应,制备出具有特殊功能的材料。
例如,可以将马来酸酐聚丁二烯与含氨基的化合物反应,制备出含有胺基的马来酰亚胺,用于制备阻燃剂、抗静电材料等。
此外,还可以将马来酸酐聚丁二烯与磁性材料、光敏材料等进行结合,制备出磁性材料、光敏材料等。
总之,马来酸酐聚丁二烯具有广泛的用途。
马来酸酐熔融接枝二元乙丙橡胶的研究橡胶是一种广泛应用于工业和日常生活中的材料,其具有优异的弹性、耐磨、耐腐蚀等特性,被广泛应用于轮胎、管道、密封件等领域。
但橡胶本身的物理化学性质限制了其在某些领域的应用,如在高温、高压下易老化、易开裂等。
因此,对橡胶的改性研究一直是橡胶领域的热点之一。
马来酸酐熔融接枝是一种常用的橡胶改性方法,其原理是在橡胶分子链中引入马来酸酐官能团,并通过热力学反应将马来酸酐与其他材料进行接枝,从而改变橡胶的性质。
而二元乙丙橡胶是一种具有优异耐热性、耐老化性的橡胶,因此将其与马来酸酐进行熔融接枝,可以得到具有更优异性能的改性橡胶材料。
本文旨在探究马来酸酐熔融接枝二元乙丙橡胶的方法、机理及其性能表现。
首先,通过文献综述的方式,介绍了马来酸酐熔融接枝的原理及其在橡胶领域的应用情况。
其次,详细介绍了二元乙丙橡胶的性质、制备方法及其在橡胶领域的应用情况。
然后,通过实验方法和步骤说明,探究了马来酸酐熔融接枝二元乙丙橡胶的制备过程。
最后,通过对接枝后橡胶材料的性能测试,评价了其性能表现。
一、马来酸酐熔融接枝的原理及应用情况马来酸酐熔融接枝是一种将马来酸酐引入橡胶分子链中,并通过热力学反应将马来酸酐与其他材料进行接枝的方法。
马来酸酐的引入可以通过多种方法实现,如过氧化氢引发,紫外线辐射引发等。
而接枝后的橡胶材料具有更优异的性能表现,如更好的耐热性、耐老化性、耐腐蚀性等。
马来酸酐熔融接枝在橡胶领域的应用也非常广泛。
例如,在轮胎制造中,通过将马来酸酐熔融接枝到橡胶中,可以提高轮胎的耐磨性、耐高温性、耐老化性等。
在密封件领域,通过将马来酸酐熔融接枝到橡胶材料中,可以提高其耐腐蚀性、耐高温性等。
二、二元乙丙橡胶的性质、制备方法及应用情况二元乙丙橡胶是一种具有优异耐热性、耐老化性的橡胶,其主要成分为乙烯和丙烯。
二元乙丙橡胶的制备方法包括乳液聚合法、溶液聚合法等。
其中,乳液聚合法是目前应用最广泛的制备方法,其优点是成本低、生产效率高、产品质量稳定等。
马来酸酐化聚丁二烯(MLPB )对天然橡胶硫化胶抗撕裂性能的影响朱闰平,杨军(株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲 412007)关键词:MLPB 天然橡胶 撕裂强度 改性本文介绍了在天然橡胶减振类制品配方中应用马来酸酐化聚丁二烯(MLPB )改性炭黑、白炭黑、短纤维等后对胶料抗撕裂强度的增强作用。
表1 MLPB 对炭黑填充NR 胶料性能的影响基本配方:NR 100,ZnO/SA 4/2,防老剂5,槽法炭黑50,芳烃油5,S 1.5,促进剂2。
表2 MLPB 对白炭黑填充NR 胶料性能的影响 Si69 MLPB Si69 3.5 改性剂名称 和用量/份3.5 3.5 MLPB 3.5 T10/min T90/min邵尔A 型硬度/度 100%定伸应力/ MPa 300%定伸应力/ MPa 拉伸强度 / MPa 扯断伸长率/% 直角无割口撕裂强度/kN.M-1裤形撕裂强度/kN.M -12:27 4:25 73 3.4 15.2 21.3 430 7520.42:52 6:04 75 3.2 13.6 22.0 458 10523.82:24 6:48 73 3.9 14.8 23.4 455 99.321.6基本配方:NR 100,ZnO/SA 4/2,防老剂5,白炭黑30,N234 30,芳烃油2.5,S 1.5,促进剂2,HVA-2 2。
表1结果表明,使用MLPB 改性炭黑后,随着其用量的增加,胶料焦烧时间MLPB 用量35 8 T10/min T90/min邵尔A 型硬度/度 100%定伸应力/ MPa 300%定伸应力/ MPa 拉伸强度 / MPa 扯断伸长率/% 直角无割口撕裂强度/kN.M-1裤形撕裂强度/kN.M -12:54 4:54622.51224.45217121.73:32 7:15 63 2.3 10.7 26.3 560 87.4 26.2 3:40 7:26 63 2.2 9.9 24.5 555 84 25.63:46 9:06 64 1.8 8.5 22.6 626 82 23.1略有延长,正硫化时间增加较明显,说明MLPB有迟延硫化的作用;硫化胶定伸应力下降,伸长率增大,拉伸强度先增大后降低;加入MLPB均能明显提高硫化胶抗撕裂强度。
聚丙烯(PP)由于具有良好的综合性能、价格低廉、用途广泛而成为发展迅速的热塑性通用树脂。
但是,当用作工业部件时其拉伸强度和冲击强度通常不能满足要求,且易蠕变、尺寸稳定性差也限制了其应用。
PP合金化是改善PP性能的有效途径。
聚酰胺6(PA6)具有强度高、弹性好、耐磨损、耐化学腐蚀等特点。
将PP与PA6共混,可有效改善和提高PP的性能PP与PA6体系是不相容共混体系,采用接枝物改善PP与PA6的相容性已成为研究的热点。
笔者研究了弹性体接枝马来酸酐(MAH)增容PP/PA6共混体系的微观结构,将三元乙丙橡胶(EPDM)接枝MAH(EPDM-g-MAH)加到PP/PA6体系中共混,制得PP/PA6合金,研究了接枝物及引发剂的用量对塑料合金力学性能的影响。
结果表明,加入EPDM-g-MAH可显著改善PP/PA6合金的相容性,选择合适的配方和工艺条件,可以制得力学性能优良的PP/PA6合金。
研究了热塑性弹性体接枝MAH对PP/PA6共混体系结构与性能的影响。
共混体系的最终性能与共混体系配比及接枝物含量有关。
采用PP熔融接枝MAH和不饱和羧酸混合单体通过反应挤出增容PP/PA6共混物,研究了增容共混物的形态结构。
结果表明,接枝物能明显降低共混物的分散相尺寸,改变体系的分散状况,提高共混物两相的相容性,增容共混物的两相界面得到改善,相界面变得模糊。
本工作以弹性体接枝MAH共聚物为增容剂,制备了一系列PP/PA6合金体系,通过研究合金的微观形态结构以及力学性能,探讨弹性体接枝MAH共聚物对PP/PA6共混体系的增容作用;同时,对乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)增容不同配比的PP/PA6共混体系的性能进行了讨论得到结论如下:a)不同种类弹性体接枝物增容PP/PA6共混体系的界面相互作用与形态结构不同。
POE-g-MAH和EPDM-g-MAH能使PP与PA6两相间的界面相互作用增强,增容效果较好。
扫描电子显微镜分析表明:POE-g-MAH为增容剂时,PA6粒子在PP基体中形状规整,粒径小且分布较均匀。
聚烯烃接枝马来酸酐作为增容剂的应用(黄山贝诺科技有限公司)聚烯烃(PE、PP 、EPDM 、EPR 、EVA 等由于非极性及结晶性,与其他材料,如极性聚合物、无机填料等相容性很差,无法制备有用的共混材料。
加入预先制备或现场形成的增容剂,能使原本不相容的聚合物形成具有任一组分都不具备的独特性质的共混物。
增容剂作为一种表面活性剂,能降低表面张力,提高共混物中分散相和连续相之间的界面粘结力。
为扩大聚烯烃的应用范围和研制更多有价值的新材料,功能化聚烯烃作为增容剂,一直是科研和工业生产中的一个重要领域。
迄今为止,由于廉价、高活性和良好的加工性,马来酸酐接枝聚烯烃(PO-g-MAH )是最重要的功能化聚烯烃。
它在聚合物共混物、聚合物/无机填料、聚合物/有机纤维、复合增强材料和粘结剂等方面都有广泛的应用。
聚烯烃接枝马来酸酐的方法很多,主要有溶液法、熔融法、辐射法和固相法等。
但最重要的方法是熔融法,即所谓的“反应挤出法”。
熔融接枝的机理很复杂,并伴随有严重的副反应,表现为聚乙烯接枝反应的交联,聚丙烯的降解,以及乙丙橡胶中两种副反应的同时出现。
加入一些含N 、P 、S 原子的电子给体化合物,如二甲基甲酰胺(DMF )、二甲基乙酰胺(DMAC )能抑制这些交联、降解等副反应。
溶融接枝可以在单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或Brabender 流变仪中进行。
将聚烯烃、MAH 单体、引发剂和其他添加剂,在少量分散剂的帮助下均匀混合,然后将混合物加入挤出机料斗中进行熔融挤出。
影响聚烯烃接枝马来酸酐反应的因素很多,主要有引发剂品种和浓度,单体质量浓度,添加剂品种和浓度,反应温度以及反应时间等。
引发剂DCP 浓度增加,接枝率相应提高,但DCP 用量过多,伴随有交联反应;DCP 固定不变时,接枝率随MAH 用量的增加而呈上升趋势,但继续增加MAH 的用量时对接枝率的影响变小;反应温度低时,DCP 的分解浓度高,但也有利于副反应的发生,因而消耗了自由基,使自由基没有明显提高;熔融反应时间(即挤出机螺杆的转速)对接枝率影响很大。