反应性防老剂NAPM的合成及其在NR中的应用研究

作     者：逯云玲 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：殷德宏

授予年度：2007年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：反应性防老剂 天然橡胶 力学性能和耐老化性能 不饱和度 网状结构 

摘      要：采用甲基丙烯酸（MAA）和对氨基二苯胺为原料合成了中间产品甲基丙烯酰氯（MAC）和目的产品—橡胶防老剂N-（4-苯胺基苯基）-甲基丙烯酰胺（NAPM）。考察了时间、原料摩尔比、温度、缚酸剂等因素对MAC和NAPM的影响。通过反复筛选、优化确定了最佳工艺路线：即MAC的最佳反应条件是：氯化亚砜：MAA=1.5：1（摩尔比），10～60℃，反应时间6h，收率88.59％;NAPM的最佳反应条件是：MAC：对氨基二苯胺=1.5：1（摩尔比），0～20℃，反应时间2.5h，收率76.53％。采用IR、H-NMR和元素分析等进行了表征，确定了MAC和NAPM的结构。通过热重分析考察了NAPM的热稳定性：防老剂4010NA和4020分别在180℃，160℃开始分解，而NAPM的分解温度为260℃，结果表明NAPM具有更好的热稳定性。 考察了NAPM在天然橡胶（NR）硫化胶中的力学性能和防老化性能，并与传统的防老剂N-异丙基-N′-苯基对苯二胺（4010NA）、N-（1，3-二甲基丁基）-N′-苯基对苯二胺（4020）进行了比较。结果表明：当老化时间延长了24h时，K（4020）／K（4010NA）的比值仅增大了3.09％，而K（NAPM）／K（4010NA）的比值却增大了14.21％。NAPM的老化系数K（48h×70℃）与4010NA和4020的相差甚微，而K（72h×70℃）却明显高于4010NA和4020。因此，防老剂NAPM具有更强的耐老化性能。采用碘量法测得含防老剂NAPM的NR生胶的不饱和度为7.975，其相应的硫化胶的不饱和度为3.375，下降了4.6;而添加防老剂4010NA的NR生胶的不饱和度为7.425，其对应的硫化胶的不饱和度为4.25，下降了3.175，表明NAPM不仅仅是所含双键加入到NR中，还与NR发生了某种反应而进一步引起了不饱和度降低。 提出了NR与NAPM可能的反应方程式，并采用IR和IR差谱分析确认了NAPM是反应性防老剂，由SEM、TEM分析结果表明：NAPM的NR硫化胶表面呈现一种网状结构，从微观上为NAPM的反应性特征提供了依据。