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烯烃复分解反应调控HNBR分子量及其对性能的影响

作　者: 潘庆燕
导　师: 赵菲
学　校: 青岛科技大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 氢化丁腈橡胶 Hoveyda-Grubbs催化剂烯烃复分解反应分子量
分类号: TQ333.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本论文针对由NBR进行选择性加氢制备HNBR过程中易出现分子链间交联从而使HNBR分子量过高、加工困难的问题,利用烯烃复分解反应对氢化丁腈橡胶(HNBR)的分子量进行调控。研究了反应溶剂、催化剂种类、HNBR中的双键含量、催化剂用量、HNBR的溶液浓度和外加烯烃用量对HNBR烯烃复分解反应的影响,并对产物的结构及其硫化胶的性能进行了表征和测试。研究结果表明：HNBR的烯烃复分解反应可在THF中成功实施；Hoveyda-Grubbs型催化剂对HNBR烯烃自复分解反应更为有效,其中Zhan1B催化剂在室温下的催化效率最高；HNBR中的双键含量越少,HNBR越难发生自复分解降解,对于双键含量为22,5mo1%的氢化丁腈橡胶来说,催化剂用量高于0.2phr时才能发生自复分解降解。在HNBR溶液浓度相同时,HNBR分子量随催化剂用量增加而降低并且分子量分布变窄,因此可通过调整催化剂用量来获得不同分子量的HNBR;适当的提高溶液浓度也有助于HNBR的自复分解降解,浓度为13wt.%时最为有效,溶液浓度过高则出现爬杆效应。外加小分子烯烃(1-己烯)与]-INBR的交叉复分解反应结果表明,小分子烯烃的加入明显加快了HNBR的复分解降解,并且降解过程中分子量分布变窄；与自复分解反应相比,HNBR的分子量降低到相同程度时,交叉复分解反应所需要的催化剂用量少、反应速度快、用时少。利用SEC-MALLS-Viscometer联用仪对自复分解和交叉复分解反应产物的结构进行表征,结果表明：分子量及分子量分布相近时,自复分解产物比交叉复分解产物具有更小的分子尺寸和特性粘度,这表明自复分解反应的产物中环状结构的分子含量较高,即HNBR的自复分解反应的产物中以环状分子为主,而外加烯烃与HNBR的交叉复分解产物以线形结构的分子为主,这与Chauvin对烯烃复分解反应的机理解释是相吻合的。两种复分解反应改性方法均大大改善了HNBR的加工性能,同时保持了原HNBR良好的物理机械性能。动态力学性能研究结果表明,由于形成以环状为主的结构,自复分解反应产物比交叉复分解反应产物具有更低的力学损耗。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章文献综述  9-26
  1.1 概述  9
  1.2 氢化丁腈橡胶  9-11
    1.2.1 氢化丁腈橡胶的发展现状  10-11
    1.2.2 低分子量氢化丁腈橡胶的制备  11
  1.3 烯烃复分解反应  11-21
    1.3.1 烯烃复分解反应机理  12-13
    1.3.2 烯烃复分解反应催化剂  13-18
    1.3.3 烯烃复分解反应的类型  18-21
  1.4 烯烃复分解反应改性(H)NBR  21-25
    1.4.1 无外加烯烃时(H)NBR的烯烃复分解反应  21-22
    1.4.2 外加烯烃参与的(H)NBR的烯烃复分解反应  22-23
    1.4.3 (H)NBR的烯烃复分解反应的表征方法  23-25
  1.5 课题的研究意义  25-26
第二章 HNBR的烯烃自复分解反应  26-45
  2.1 引言  26
  2.2 实验部分  26-27
    2.2.1 主要原材料  26-27
    2.2.2 HNBR的自复分解反应  27
    2.2.3 反应表征  27
  2.3 结果与讨论  27-43
    2.3.1 溶剂种类对HNBR自复分解反应的影响  28-31
    2.3.2 催化剂种类对HNBR自复分解反应的影响  31-34
    2.3.3 双键含量对HNBR自复分解反应的影响  34-36
    2.3.4 催化剂用量对HNBR自复分解反应的影响  36-39
    2.3.5 溶液浓度对HNBR自复分解反应的影响  39-43
  2.4 本章小结  43-45
第三章 HNBR与外加烯烃的复分解反应  45-56
  3.1 引言  45
  3.2 实验部分  45-47
    3.2.1 主要原材料  45-46
    3.2.2 HNBR的交叉复分解反应  46
    3.2.3 反应表征  46-47
  3.3 结果与讨论  47-55
    3.3.1 1-己烯对HNBR烯烃复分解反应的影响  47-49
    3.3.2 1-己烯用量对HNBR烯烃复分解反应的影响  49-52
    3.3.3 催化剂用量对HNBR交叉复分解反应的影响  52-55
  3.4 本章小结  55-56
第四章 HNBR烯烃复分解反应产物的表征  56-65
  4.1 引言  56
  4.2 实验部分  56
    4.2.1 主要原材料  56
    4.2.2 主要设备及仪器  56
    4.2.3 试样制备  56
  4.3 结果与讨论  56-64
    4.3.1 HNBR烯烃复分解反应机理  56-60
    4.3.2 HNBR烯烃复分解反应产物的结构表征  60-64
  4.4 本章小结  64-65
第五章烯烃复分解反应对HNBR性能的影响  65-71
  5.1 引言  65
  5.2 实验部分  65-66
    5.2.1 主要原材料  65
    5.2.2 主要设备及仪器  65
    5.2.3 试样制备  65-66
    5.2.4 性能测试  66
  5.3 结果与讨论  66-70
    5.3.1 烯烃复分解反应改性对HNBR加工性能及物理机械性能的影响  66-69
    5.3.2 烯烃复分解反应改性对HNBR动态性能的影响  69-70
  5.4 本章小结  70-71
结论  71-72
参考文献  72-76
致谢  76-77
攻读学位期间发表的学术论文目录  77-79

烯烃复分解反应调控HNBR分子量及其对性能的影响

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