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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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(责任编辑:xu)
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