本发明专利技术提供了一种高阻尼、高抗湿滑、低生热的离子聚合物及制备方法。采用烯烃复分解反应对高乙烯基聚丁二烯橡胶进行羧酸化改性，进而与金属氧化物或金属氢氧化物络合成盐。本发明专利技术克服了仅仅依靠聚合物或填料共混来提高阻尼性能的局限，避免了聚合物之间或聚合物和填料之间相容性差的问题。本发明专利技术制得的离子聚合物有望成为一种满足高性能轮胎和阻尼材料要求的新型功能化橡胶产品。
【技术实现步骤摘要】
一种高阻尼、高抗湿滑、低生热的离子聚合物及制备方法
本专利技术涉及一种高阻尼、高抗湿滑、低生热的离子聚合物、制备及应用，属于橡胶材料的制备、改性和加工领域。
技术介绍
随着铁路交通的发展，轨道车辆速度不断提高，但高速列车工作时产生的振动和噪声不仅污染环境，而且影响人们乘坐的舒适程度和身心健康。因此，为确保车辆部件的正常使用，提高人们乘坐的舒适性及减少车辆噪声对环境的影响，需对车辆进行减震降噪处理。利用增大机械系统或结构的能力损耗而减轻机械振动和降低噪声的阻尼研究一直是国内外关注的热点。阻尼材料是一种能够吸收振动机械能、声能并可将他们转化为热能、电能、磁能或其他形式能量而消耗掉的一种功能材料，可用于减震和吸声器件。其中，高分子阻尼材料，尤其是橡胶材料因在玻璃化转变温度(Tg)附近可依靠大分子链段的内摩擦产生内耗，不仅可有效降低机械噪声和减轻机械振动，提高工作效率，而且也有利于提高产品质量，因此，橡胶阻尼材料正广泛地应用于交通运输、建筑、机械和航空航天领域。高阻尼材料应当满足较高损耗因子(tanδ)和较宽有效阻尼温域(tanδ>0.3)的要求。然而，一般均聚物和共聚物的玻璃态转变区较窄，产生有效阻尼的温度范围大致为玻璃化转变温度附近的±(10～15)℃,极大限制其使用温度的范围。橡胶类材料的玻璃化转变区大多发生在室温以下，而树脂类材料则在室温以上，均不能完全满足实用性强的高阻尼材料的要求。因此，在保证材料tanδ值的前提下，如何拓宽有效阻尼温域范围的改性研究引起了研究人员的广泛关注。近年来，采用橡胶共混(ShiXY,WeinaB,ShugaoZ.StudyonthedampingofEVMbasedblends[J].JournalofAppliedPolymerScience,2011,120(2):1121-1125.)、共聚(中国专利201610147275.7)、填料改性(中国专利201410378563.4)、有机小分子杂化阻尼(中国专利201510362988.0)和互穿聚合物网络(QinCL,TangDY,ZhangJS,etal.StudyonDampingPropertiesofPU/VERIPNMaterials[J].JournalofMaterialsEngineering,2003.)等技术通过拓宽其玻璃化转变区间，从而达到拓宽阻尼材料的使用温域与频率范围的目的，上述改性方法虽然可以在一定程度上改进阻尼材料的力学性能或阻尼性能，但聚合物之间或聚合物和填料之间由于极性等差异而导致两相或多相混合不均匀，因此所选用的材料受到极大限制。离聚体(ionomer)，又称为离子交联聚合体，是指在大分子主链上含有少量(摩尔分数<10％)悬挂的酸根，而这些酸根又部分或全部中和成盐的一类聚合物，由于金属离子间可以通过静电作用或者络合作用聚集成多重离子对-离子簇结构，这种独特的聚集态结构能够赋予基材材料某些特殊的性能，比如优异的力学强度、耐热性、流变性、相容性。然而，目前没有关于离聚体阻尼性能的研究和报道。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种制备高阻尼、高抗湿滑性、低生热离子聚合物的新方法，以克服仅仅依靠聚合物或填料共混提高阻尼性能的局限。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方法：一种高阻尼、高抗湿滑、低生热的离子聚合物，采用烯烃复分解反应对高乙烯基聚丁二烯橡胶进行羧酸化改性，进而与金属氧化物或金属氢氧化物络合成盐。优选地，所述高乙烯基聚丁二烯橡胶为乙烯基结构含量>80％的无定型弹性体。优选地，所述烯烃复分解反应选用的有机溶剂为环己烷、正己烷等饱和烷烃和甲苯、乙苯、二甲苯等芳香烃中的一种和/或几种。优选地，烯烃复分解反应所选溶剂为苯、甲苯、乙苯、二甲苯、丙苯、丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿的一种和/或几种。优选地，所述烯烃复分解反应选用的催化剂为Zhan1-B催化剂、Hoveyda-Grubbs催化剂、Sigma-Aldrich催化剂、Grubbs催化剂、Sigma-Aldrich催化剂的一种和/或几种。优选地，烯烃复分解反应所选接枝单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯的一种和/或几种。优选地，羧酸化改性选用的单体为丙烯酸。优选地，所述金属氧化物为氧化钠、氧化镁、氧化锌、氧化铝，金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铝的一种和/或几种。优选地，烯烃复分解反应条件为：高乙烯基聚丁二烯橡胶为100份，丙烯酸为2-16份，催化剂GrubbsΠ为0.1-5份，反应温度为10-70℃，反应时间为0.5-5h，搅拌速度为200-1000rad/min。优选地，烯烃复分解反应条件为：高乙烯基聚丁二烯橡胶为100份，丙烯酸为8-12份，催化剂GrubbsΠ为0.5-2份，反应温度为40-60℃，反应时间为1.5-2.5h，搅拌速度为500-700rad/min。进一步优选地，烯烃复分解反应条件为：高乙烯基聚丁二烯橡为100份，丙烯酸为10份，催化剂GrubbsΠ为1份，反应温度为50℃反应时间为2h，搅拌速度为600rad/min。优选地，所述的高阻尼、高抗湿滑、低生热的离子聚合物，其特征在于，制备方法包括如下步骤：a)在反应容器中加入HVBR(剪碎，便于溶解)，放入磁子，真空处理，加入溶剂，置于磁力搅拌机60℃下加快HVBR溶解。b)将配成的接枝单体-环己烷溶液和催化剂加入到已完全溶解的HVBR甲苯溶液中，并置于所需温度的磁力搅拌机，待反应至所需时间后，将其取出并迅速放入冷冻室冷却至室温。c)向反应产物中加入足量的无水乙醇，并不断用玻璃棒搅拌，直至得到固体胶团为止，再用无水乙醇洗涤两次后，将其取出晾干。d)然后将晾干后的胶团压成薄片，包覆于镍网中，置于索氏抽提器中丙酮回流24h提纯，以除去残留的引发剂和未反应的接枝单体等杂质。e)纯化后的接枝产物置于60℃真空干燥箱烘干直至恒重，即可得到纯净的马酐化HVBR。优选地，将HVBR-g-COOH置于双辊开练中压成薄片，按配比称取固体金属氧化物或氢氧化物放入研钵中研磨成粉末状并与适量芳烃油混合成糊状，然后将糊状混合物均匀涂覆于薄片上，并在双辊开炼机上反复塑炼5-20min，以保证NaOH能扩散均匀且与接枝聚合物分子链上的羧酸根完全中和，即可制得HVBR离子聚合物。优选地，所述HVBR离子聚合物的硫化胶，其特征在于，配比如下：与现有技术相比，本专利技术达到的有益效果是：1.采用烯烃复分解对HVBR进行极性化改性，改善了传统自由基反应低接枝率、高凝胶含量的缺点。2.本专利技术通过采用丙烯酸(AA)对HVBR进行极性化改性，得羧酸化HVBR(HVBR-g-COOH)，并进一步经氢氧化钠络合，得到了阻尼性能和力学性能均优良，同时阻尼温域范围较宽的HVBR离子聚合物，而且相对于现有技术，本专利技术避免了聚合物之间或聚合物和填料之间相容性差的问题，可适用于乙烯基含量高的丁苯橡胶。3.本专利技术制备的HVBR离子聚合物不仅可提高阻尼性能和力学强度，同时也可改善该聚合物的抗湿滑性、抗干滑性、低生热和低滚阻，因此，HVBR离子聚合物有望成为一种满足高性能轮胎和阻尼材料要求的新型功能化橡胶本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高阻尼、高抗湿滑、低生热的离子聚合物，其特征在于：采用烯烃复分解反应对高乙烯基聚丁二烯橡胶(简称HVBR)进行羧酸化改性，进而与金属氧化物或金属氢氧化物络合成盐。
【技术特征摘要】
1.一种高阻尼、高抗湿滑、低生热的离子聚合物，其特征在于：采用烯烃复分解反应对高乙烯基聚丁二烯橡胶(简称HVBR)进行羧酸化改性，进而与金属氧化物或金属氢氧化物络合成盐。2.根据权利要求1所述的一种高阻尼、高抗湿滑、低生热的离子聚合物，其特征在于：所述高乙烯基聚丁二烯橡胶为乙烯基结构含量>80％的无定型弹性体。3.根据权利要求1所述的一种高阻尼、高抗湿滑、低生热的离子聚合物，其特征在于：所述烯烃复分解反应选用的有机溶剂为环己烷、正己烷、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、丙苯、丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿的一种和/或几种。4.根据权利要求1所述的一种高阻尼、高抗湿滑、低生热的离子聚合物，其特征在于：所述烯烃复分解反应选用的催化剂为Zhan1-B催化剂、Hoveyda-Grubbs催化剂、Sigma-Aldrich催化剂、Grubbs催化剂、Sigma-Aldrich催化剂的一种和/或几种。5.根据权利要求1所述的一种高阻尼、高抗湿滑、低生热的离子聚合物，其特征在于：烯烃复分解反应所选接枝单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯的一种和/或几种。6.根据权利要求1所述的一种高阻尼、高抗湿滑、低生热的离子聚合物，其特征在于：所述金属氧化物为氧化钠、氧化镁、氧化锌、氧化铝，金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铝的一种和/或几种。7.根据权利要求1-6任一所述的高阻尼、高抗湿滑、低生热的离子聚合物，其特征在于：烯烃复分解反应条件为：高乙烯基聚丁二烯橡胶为100份，丙烯酸为2-16份，烯烃复分解催化剂为0.1-5份，反应温度为10-70℃，反应时间为0.5-5h，搅拌速度为200-1000rad/min；优选地，烯烃复分解反应条件为：...
【专利技术属性】
技术研发人员：华静，耿洁婷，刘凯，赵相帅，牛志彬，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。