氢键聚集体促进高性能异戊橡胶的制备

【作者】 唐茂株； 张荣； 李世其； 徐云祥； 黄光速；

【机构】 四川大学；

【摘要】 天然橡胶末端的极性组分相互作用对其性能有巨大的影响1。本研究通过合成的方法模拟天然橡胶的端基结构,并对其结构性能的关系进行探索,以揭示极性端基的作用。本文合成了两种具有不同羟基分布的聚异戊二烯共聚物,分别是羟基集中分布于链端(B-OH-PIP)和轻基无规分布于主链(R-OH-PIP)。然后使用不同丙氨酸数目的寡肽(2A,3A及4A)2,3进行修饰得到氢键分布密度及强度均不同的六组对比样(端基修饰:B-2A-PIP,B-3A-PIP,B-4A-PIP;随机分布:R-2A-PIP,R-3A-PIP和R-4A-PIP)。本文采用红外和X射线衍射测试研究寡肽在聚异戊二烯基体中的聚集行为,并使用单轴拉伸测试及循环拉伸测试分别研究了六组样品的机械拉伸强度及能量耗散性,同时采用同步辐射二维广角X射线衍射探究了六组样品的应变诱导结晶行为,并结合宽频介电松弛谱研究了不同氢键密度分布及强度对聚异戊二烯橡胶性能的影响。研究结果表明,随着共聚物中寡肽丙氨酸数目的增多,随机排列的聚集体减少,β片层结构增多;并且端基修饰的共聚物中寡肽聚集体有序度更高。随着寡肽氢键强度的增强,机械拉伸性能、能量耗散以及应变诱导结晶程度均随之增强。并且同等氢键强度下端基氢键密集的样品B-2A-PIP,B-3A-PIP,B-4A-PIP各方面性能明显高于氢键随机分布的样品。宽频介电松弛谱研究表明,随着氢键强度的增强,链段松弛(SM)温度基本不变,而整链松弛(NM)温度和因氢键解离产生的α’松弛温度逐渐上升。当氢键强度或密度增大到一定程度,则观察不到到明显的NM松弛和α’松弛行为。更多还原