合成橡胶的分子结构及其与门尼黏度关系的研究

作     者：童心 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李伯耿

授予年度：2017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）] 

主      题：合成橡胶 门尼黏度 分子量 长链支化度 凝胶含量 

摘      要：门尼黏度(ML)是目前合成橡胶生产企业用以控制橡胶质量的重要指标,对于橡胶的工业生产有重要意义。门尼黏度的变化来自于橡胶分子结构的变化,但迄今两者间的关系还不是很明确。本文首先表征了若干顺丁橡胶(BR)、乳聚丁苯橡胶(SBR)和氢化丁腈橡胶(HNBR)的分子结构,包括分子量及其分布、凝胶含量、长链支化度等,然后测定了它们的门尼黏度,考察了两者之间的关系,建立了相关性较好的关系式。本文的主要内容与结果如下:基于文献,阐述了合成橡胶的各加工性能参数,总结了合成橡胶门尼黏度与分子结构之间关系的研究现状,并详细分析了聚合物的长链支化度的现有表征方法及其优劣,发现对于组成和结构较为复杂的聚合物,例如乳聚丁苯橡胶和氢化丁腈橡胶的长链支化度的测定,文献中未见报道。实验分别测定了 BR、SBR和HNBR及其沉淀分级试样的分子量及其分布、凝胶含量和长链支化度。采用带有十八角度激光光散射仪、黏度检测器和示差折光仪三种检测器的凝胶渗透色谱仪(GPC)和13C核磁共振仪(13C-NMR)两种方法对三种橡胶的长链支化度进行了测定并对比结果。结果表明,三检测器GPC法和13C-NMR法均可较好地测定橡胶的长链支化度;但三检测器GPC法对于测定组成结构复杂的聚合物的长链支化度,更为准确方便,13C-NMR法一定程度上更有利于机理性分析聚合物的支化位点。实验测定了三种合成橡胶及其沉淀分级试样的门尼黏度,分析讨论了门尼黏度与相应的凝胶含量、长链支化度和分子量及其分布之间的关系。发现对于这三种合成橡胶,门尼黏度与凝胶含量、长链支化度和分子量之间大体趋势均呈正比;SBR中苯乙烯结构单元上苯环的存在会抑制链缠结,使门尼黏度减小,而HNBR中的1,2-结构单元增加会导致门尼黏度的增大。并尝试建立了门尼黏度-凝胶含量、门尼黏度-长链支化度、门尼黏度-分子量的关联式,发现对于顺丁橡胶和乳聚丁苯橡胶,将门尼黏度与数均分子量进行关联,具有更高的准确性。