华东理工吴驰飞教授:《配位交联》交流实录
2015-11-02 来源:中国聚合物网
上周五晚,华东理工大学吴驰飞教授就在《高分子专家学者联谊趣谈微信群》针对配位交联开展了一场交流讨论会。交流实录如下:
一开始做配位交联,主要是为橡胶的再生利用,例如硫化胶,不溶不熔。当时想开发能可逆的交联。
分子间作用力
配位键键能比较大,仅次于共价键,又是可逆的。但以往对于配位的研究,多数在溶液体系中。如何在本体高分子中形成配位,我们在03年申请了一个基金顶目。
在制备高分子材料时,利用配位,之前的研究很少。先介绍案例,NBR/硫酸铜。
硫酸铜加5份,典型的未硫化胶。10份,通常的炭黑填充硫化胶的拉伸行为。15份,有点像HDPE。30份,与PC合金工程的拉伸差不多。即通过配位,由橡胶逐步变成工程塑料了,当然与工程塑料还是有区别的。
只加了10份硫酸铜,可以起到通常加50份炭黑的效果,且硫化的配位通常在170~190度,10~20分钟。比硫化条化稍高。
补強机理考虑了二个极端的模型,粒子和离子。
完全离子模型,交联密度很高,完全粒子,交联密度又太低。实测的介于中间,实际的配位,是以粒子,含少量的纳米粒子及极少的离子。
所以,进一步提高性能,一是减少粒径;二是增加分子运动性;至于各占多少,现在的模型还不能定量。
如上图,相同的填充量,只是粒径不同,从4降到1.4拉伸行为有很大变化。
如果硫酸铜粒子从1.4微米,降到140纳米、乃至更小,有可能得到强度更高的材料,相当于加纤50的PET。另一方面,增加分子链运动,方法很多。
举例:NBR中加PVC,即NBR/PVC合金可以看到拉伸强度大于80。
请教,形成稳定分散的条件可靠吗?
答:至少到1~2个微米的粒子,分散是很好的。
分子间力大小排序是?
答:共价,配位,氢键,分子间力的顺序。
请问配位是不是可以促进炭黑在橡胶中分散?
答:我们只加了硫酸铜,炭黑及硫化剂都没加
这个丁腈充油了嗎?
答:没有
请问除了铜盐,试过其它盐么?如钡盐?
答:我们目前在做合金塑料/硫酸铜,铝,锌,镉等。因为我们从橡胶,尤其是交联出发的。
如何控制硫酸铜粒子的大小?
答:磨,然后分级。
除了橡胶,还有哪些塑料能够配位?
答:现在正考虑扩展到塑料,复合材料,有腈基,酸基,酯基等。
橡胶中的硫酸铜稳定性怎么样,容易出来吗?
答:配位作用很强,形成的NBR包覆硫酸铜很稳定。
混合物有颜色?
答:有颜色,一定条件下,颜色的变化随温度的升降是可逆的。
添加硫酸铜橡胶生热很大,吸水也很大,实际应用在哪里?
答:这个体系离实用尚有距离,正在寻找合适的盐。
最后学者们也针对如何制备硫酸铜纳米粒子的问题进行了热烈讨论。此项研究在高性能弹性材料的工程技术上开辟了新的前景。
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