橡胶是重要的战略物资,但废弃橡胶制品很难回收且不可生物降解,限制了橡胶行业的绿色可持续发展。生物基可降解聚酯橡胶(BBPE)是我国独立开发的一种兼具生物来源性和可生物降解性的橡胶品种,已经被应用于可降解轮胎、可降解鞋子等可降解橡胶制品领域。但是,BBPE是通过本体熔融缩聚合成得到的固体生胶制品,无法像丁腈橡胶、丁苯橡胶等传统合成橡胶一样通过乳液聚合制备,导致其无法通过湿法复合工艺进行加工,也限制了其在乳胶制品领域(如气球、乳胶手套等)的应用。本论文以拓展BBPE在可降解乳胶制品领域的应用为出发点,研究了不同乳化剂体系、乳化工艺等对新型聚酯橡胶BBPE的乳化效果,首次制备得到了稳定的可降解BBPE胶乳。随后,采用湿法混炼的方法制备了BBPE/白炭黑(Silica)橡胶纳米复合材料,系统研究了配方体系对其性能的影响,确定了最佳的湿法工艺路线。由于BBPE是一种可降解、极性的橡胶材料,传统非极性橡胶乳化工艺无法满足要求,且BBPE容易水解,这些因素对BBPE的乳化体系和工艺提出了更高的要求。本论文第二章利用溶液乳化法制备BBPE胶乳,首先,对溶剂进行筛选,提出该溶剂需要同时具备BBPE良溶剂、水溶解性差、容易去除三个特点,确定了二氯甲烷为BBPE胶乳制备用最佳溶剂;其次,对乳化体系和乳化工艺进行了系统研究,明确了乳化剂、稳定剂等对BBPE胶乳性能的影响关系,优化了搅拌转速、脱除溶剂方式等乳化工艺,制备得到了固含量可调节(最高为36%)的BBPE胶乳。通过激光粒度仪对BBPE胶乳进行表征,结果表明,BBPE胶乳粒径约为300 nm,Zeta电位为-69 m V,符合普通胶乳的参数要求,制备的BBPE胶乳静置一周无明显分层。最后,为了验证溶液乳化工艺对BBPE分子结构和性能的可能影响,本章将BBPE胶乳晾干、烘干制备得到了BBPE乳胶,通过傅里叶红外光谱、凝胶渗透色谱、差示扫描量热方法对BBPE乳胶和原胶进行了表征,结果表明,乳化过程以及胶乳环境未对该聚酯的分子结构、分子量及热力学性能造成影响。为了获得高性能的BBPE乳胶制品,论文第三章以自制BBPE胶乳(固含量36%)为原料,通过湿法混炼技术制备BBPE/Silica橡胶纳米复合材料,系统地探讨交联剂双叔丁基过氧异丙基苯(BIPB)添加方式、补强填料白炭黑添加方式和种类对BBPE/Silica橡胶纳米复合材料性能的影响。随后,对BIPB和白炭黑份数进行优化,最终制备得到的BBPE/Silica橡胶纳米复合材料拉伸强度可达20 MPa,断裂伸长率为1178%,撕裂强度为37.2 k N/m。本课题为拓展BBPE湿法加工方式和在可降解乳胶制品领域的应用提供了重要的研究基础。
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