氯丁橡胶(CR)是一种通用型的特种橡胶,在合成橡胶中占有重要地位,它不仅具有一般橡胶的性能,而且还具有独特的耐油、耐候、耐化学品等性能,如今已得到广泛应用。然而,氯丁橡胶具有独特的分子链结构,分子链上连接有极性的氯原子,并且链结构较规整,使得氯原子和双键不活泼,氯丁橡胶的硫化相对困难。因此,目前在硫化过程中通常加入硫化促进剂-亚乙基硫脲(ETU),而ETU具有较强的毒性,易致癌,这严重影响操作人员的身体健康。为解决以上问题,本文从两方面开展了实验研究,即氯丁橡胶的溴化改性和填充改性。一方面对氯丁橡胶进行溴化改性,通过在橡胶结构上引入键能更低的C—Br,改变其分子结构,提高氯丁橡胶的硫化活性,从而提高硫化速度。另一方面提出稀土改性氯丁橡胶的实验研究,通过在氯丁橡胶中掺混改性的稀土氧化物,以改善氯丁橡胶的硫化性能、力学性能等性能。本文采用上述两种不同的方法制备了溴化氯丁橡胶和稀土/氯丁橡胶复合材料,分别研究了以下几个方面:①以HBr/H2O2为溴化试剂,三氯甲烷为溶剂,对氯丁橡胶进行溴化改性制备了溴化氯丁橡胶,并对其进行了一系列的表征。利用离子色谱仪测定溴化氯丁橡胶的溴含量,采用紫外、红外、核磁对氯丁橡胶溴化反应前后的结构进行了表征,通过分析得出氯丁橡胶的溴化是以取代反应为主。同时也对氯丁橡胶的玻璃转化温度(Tg)、门尼粘度、硫化速度和力学性能进行了表征。检测结果表明,溴化氯丁橡胶的玻璃化转变温度降低,门尼粘度减小,正硫化时间大大缩短,硫化性能得到改善。但是,溴化氯丁橡胶的力学性能有所下降。②采用硬脂酸对氧化铈进行表面改性,并制备了改性Ce O2/氯丁橡胶复合材料。通过SEM、FT-IR、XRD对改性Ce O2的结构进行了表征,氧化铈进行改性后,其团聚现象得到改善,晶型结构也未发生改变。红外表征得出,氧化铈的表面生成了一种硬脂酸铈盐。通过一系列实验确定了改性氧化铈的最优添加量,添加1.0%的改性氧化铈时,改性Ce O2/氯丁橡胶复合材料的力学性能和耐老化性能均达到最优。对改性Ce O2/氯丁橡胶复合材料的硫化性能、力学性能、耐老化性能和热稳定性进行检测,添加改性Ce O2后氯丁橡胶的正硫化时间缩短,力学性能大大提高,耐老化性能也得到改善。
