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甲基丙烯酸羟乙酯接枝改性天然胶乳的制备及其应用研究

作　者: 卫飞云
导　师: 曹端林；余和平
学　校: 中北大学
专　业: 化学工程
关键词: 天然胶乳甲基丙烯酸羟乙酯接枝共聚亲水性能粘合性能
分类号: TQ331.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

乙烯类单体与天然橡胶（NR）的接枝共聚，是改善天然橡胶性能，扩大其应用范围的有效途径之一。本文以过氧化氢异丙苯/四乙烯五胺（CHPO/TEPA）为引发剂，二甲基丙烯酸三甘醇酯（TEGDMA）为交联剂，通过乳液聚合法合成了甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）接枝共聚改性天然胶乳（NR-g-HEMA），研究了溶胀条件对接枝反应的影响以及反应温度、反应时间、单体用量、引发剂用量、交联剂用量等因素对接枝率和接枝效率的影响。采用FT-IR、水接触角测定仪、粒度分析仪、透射电镜（TEM）、热重分析仪（TGA）等对接枝产物进行了表征。同时，进一步评价了NR-g-HEMA的血液相容性，考察了NR-g-HEMA用作胶粘剂或复合材料界面相容剂的效果。结果表明，在16℃×20h条件下，单体对天然胶乳充分溶胀，是甲基丙烯酸羟乙酯与天然胶乳接枝共聚反应顺利进行的关键。制备NR-g-HEMA胶乳时，每100份天然胶乳中，单体、引发剂（CHPO:TEPA=1:1）及交联剂的适宜用量分别为20、0.2和0.1份；在16℃×8h的最佳反应条件下，得到单体接枝率14%。FT-IR和TEM结果表明聚甲基丙烯酸羟乙酯P（HEMA）分子链紧紧接枝在天然橡胶粒子表面；水接触角测定结果表明随着接枝率的升高，NR-g-HEMA胶膜静态水接触角下降。接枝率达到14%时，NR-g-HEMA胶膜的静态水接触角由天然胶乳胶膜的97o下降到71o；TGA结果表明接枝改性后的NR-g-HEMA的热稳定性优于天然橡胶。通过血小板粘附实验对NR-g-HEMA胶膜的血液相容性进行了评价。扫描电镜（SEM）观测结果表明，接枝率14%的NR-g-HEMA胶膜表面粘附的血小板数量较少，并基本呈圆盘状。采用不同接枝率的NR-g-HEMA胶乳调制胶粘剂，并用于粘接杨木单板，考察了NR-g-HEMA胶乳的粘合效果。试件的干态剪切强度测试结果表明，随着NR-g-HEMA胶乳接枝率的升高，胶粘剂极性增大，粘接性能良好，剪切强度最高能达到1.88MPa，比天然胶乳水基型胶粘剂的粘合强度提高了84%。此外，也考察了NR-g-HEMA胶乳用作天然胶乳/SiO₂复合材料的界面相容剂的效果。测试结果表明，当SiO₂用量为8份时，加入3份接枝率14%的NR-g-HEMA胶乳，复合材料的拉伸强度和撕裂强度分别提高了22%和36%。SEM观测结果表明，NR-g-HEMA的加入能改善SiO₂在天然胶乳中的分散性，但用量不能超过SiO₂的一半。热分析结果表明，在NR/SiO₂复合材料中添加NR-g-HEMA，也有助于提高复合材料的热稳定性。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-11
1 绪论  11-25
  1.1 前言  11
  1.2 天然橡胶的基本性能  11-13
  1.3 天然胶乳应用中存在的部分关键问题  13-18
    1.3.1 医用乳胶制品表面亲水性和生物相容性  13-14
    1.3.2 天然橡胶基粘合剂的粘合效果  14-15
    1.3.3 天然橡胶胶乳的增强  15-18
  1.4 天然橡胶的接枝共聚研究进展  18-23
    1.4.1 天然橡胶的接枝反应机理  18-20
    1.4.2 天然橡胶接枝改性常用引发体系  20-21
    1.4.3 天然橡胶接枝改性常用单体  21-22
    1.4.4 天然橡胶接枝改性方法  22-23
  1.5 本课题的目的、意义与主要研究内容  23-25
    1.5.1 课题研究目的与意义  23-24
    1.5.2 主要研究内容  24-25
2 乳液聚合法制备甲基丙烯酸羟乙酯接枝改性天然胶乳的合成和表征  25-41
  2.1 引言  25
  2.2 实验部分  25-29
    2.2.1 原料与试剂  25-26
    2.2.2 仪器与设备  26
    2.2.3 乳液聚合法制备甲基丙烯酸羟乙酯接枝改性天然胶乳  26-27
    2.2.4 测试与表征  27-29
  2.3 结果与讨论  29-40
    2.3.1 溶胀条件对接枝反应的影响  29
    2.3.2 温度对接枝反应的影响  29-30
    2.3.3 时间对接枝反应的影响  30-31
    2.3.4 引发剂用量对接枝反应的影响  31-32
    2.3.5 单体用量对接枝反应的影响  32-33
    2.3.6 交联剂用量对接枝反应的影响  33-34
    2.3.7 FI-IR 分析  34-35
    2.3.8 静态水接触角和吸水率测试  35-37
    2.3.9 粒径大小及分布  37-38
    2.3.10 TEM 分析  38
    2.3.11 热重分析  38-40
  2.4 本章小结  40-41
3 天然橡胶接枝甲基丙烯酸羟乙酯的应用研究  41-61
  3.1 接枝天然胶乳的血液相容性研究  41-46
    3.1.1 原料与试剂  42
    3.1.2 仪器与设备  42
    3.1.3 血小板粘附实验  42-43
    3.1.4 结果与讨论  43-45
    3.1.5 小结  45-46
  3.2 接枝天然胶乳的粘结应用研究  46-49
    3.2.1 原料与试剂  46
    3.2.2 仪器与设备  46
    3.2.3 试样制备  46-47
    3.2.4 性能测试  47-48
    3.2.5 结果与讨论  48-49
    3.2.6 小结  49
  3.3 接枝天然胶乳对 NR/SiO_2复合材料结构和性能的影响  49-61
    3.3.1 原料与试剂  50
    3.3.2 仪器与设备  50-51
    3.3.3 NR/NR-g-HEMA/SiO_2复合材料的制备  51
    3.3.4 性能测试  51-52
    3.3.5 结果与讨论  52-59
    3.3.6 小结  59-61
4 结论  61-63
参考文献  63-68
攻读硕士期间取得的研究成果  68-69
致谢  69-70

甲基丙烯酸羟乙酯接枝改性天然胶乳的制备及其应用研究

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