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聚丁二烯的结构改性与应用进展

来源: 点击数:  录入时间:08-04-18 08:52:21

摘要:详细介绍了目前国内外用于聚丁二烯制备的一系列改性技术,并对改性后聚合物的应用现状作了简要说明。
    关键词:聚丁二烯;改性;应用

    前言

    聚丁二烯是一种在涂料、塑料、橡胶等领域有许多重要应用的高分子聚合物,但由于其低极性等特征,实际使用过程中需对其结构进行接枝改性。早在20世纪20年代聚丁二烯就已经出现,1925年,不含官能团的液体聚丁二烯开始商品生产[1],但在50年代以前仍然发展缓慢。50年代后期及60年代初由于航天技术的推动,聚丁二烯生产技术与应用研究才开始取得发展[2]。尤其在70年代世界各国聚丁二烯在生产应用方面更是取得了惊人的成绩。国内的常州涂料化工研究院、北京燕山研究院、四川晨光研究院等从70年代开始了对聚丁二烯应用开发的研究工作。70年代中期,世界上液体聚丁二烯的产量已达到0.8万~1.5万t/a,到80年代末,产量已经达到约20万t/a。这一时期也出现了大量的关于聚丁二烯改性与应用的相关文献。本文就聚丁二烯改性及应用情况作一简单介绍。
    1聚丁二烯的反应性
    聚丁二烯由于聚合条件不同,可产生三种异构体:1,2—聚丁二烯、顺式1,4—聚丁二烯、反式1,4—聚丁二烯,通常的商品为上述三种结构的混合物,只是各种结构的含量不同。三种异构体均含有大量的双键,因此利用双键的活性,对聚丁二烯进行了各种改性。
    2接枝改性
 2.1马来酸酐化
    聚丁二烯的马来酸酐化有两种方式,一种是将马来酸酐加入到低分子量聚丁二烯中用自由基引发剂使两者接枝;另一种是将马来酸酐与聚丁二烯混合物加热到180~230℃,反应6h左右即可。后者在工业生产中普遍使用,其反应机理类似于天然油的马来酸酐化过程,是一种Ene反应.
    马来酸酐的用量要综合考虑产物的黏度、酸值等,一般用量为聚丁二烯量的10%~30%。
    在马来酸酐化的过程中往往会发生胶化,有文献将这种现象归因于体系中自由基的产生,笔者在实验中也发现:在马来酸酐化的过程中,未加入自由基阻聚剂时,在温度升到170℃时很快胶化,但加入少量自由基阻聚剂则胶化时间大大延长。
    马来酸酐化后的聚丁二烯分子中含有酐基,可经过各种处理以达到应用目的,最普遍的使用是用胺、氨或无机碱进行中和后分散于水中制电泳涂料,由于其分子主链不易水解且成膜后不饱和双键的交联使得成膜物的交联密度很大,因此具有优异的耐水性与防腐性,关于这方面的报道很多。也有报道用胺处理、中和后用作乙烯基乳液聚合的乳化剂,提高防腐。
    为进一步改善马来酸酐化聚丁二烯与其它树脂的相溶性及获得良好的涂层外观,常对其进行半酯化改性,半酯化是羟基与酐基在一定温度下的开环反应,一般温度在80~140℃,常用的半酯化剂为醇、醇醚、含羟基的丙烯酸酯类等。也有文献报道利用羧基与环氧基的反应来达到半酯化的目的。
    2.2环氧化
    环氧化聚丁二烯树脂是由低分子量液态聚丁二烯树脂经过有机过氧化物如有机过酸、过氧化氢等环氧化制成的,常加入强酸如有机磺酸、无机酸等作催化剂,常用氯仿、四氯化碳、苯、甲苯等惰性溶剂以避免环氧基开环、异构化、聚合等副反应的发生。通常反应温度不高于110℃,反应时间、温度及催化剂用量均有很大的影响
2.3氢化
    液体聚丁二烯的催化氢化常用两种方法:多相催化氢化与均相催化氢化。前者采用铂、钯、镍催化剂,氢化反应在稀溶液中进行,氢化时系统压力与温度高,催化剂的消耗大,而且不容易深度氢化;后者

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