侧基官能化聚异丁烯基热塑性弹性体及其制备方法与流程

文档序号:18906724发布日期:2019-10-18 22:49阅读:586来源:国知局

本发明属于聚异丁烯基热塑性弹性体领域,更具体地,涉及一种侧基官能化聚异丁烯基热塑性弹性体及其制备方法。



背景技术:

通过异丁烯与少量其他多烯烃单体进行正离子(共)聚合,可以得到异丁烯基聚合物。由于异丁烯结构单元中同一碳上两个取代甲基的存在,产生低的扩散系数和气体渗透性,具有优异的气密性和水密性,并且异丁烯基聚合物自身具有优良的低温性能,在轮胎、密封材料、绝缘材料及医用瓶塞等方面具有广泛的应用,参见:武冠英,吴一弦,《控制阳离子聚合及其应用》,北京化学工业出版社,2005,341-356。聚异丁烯或丁基橡胶具有非极性特征,导致其与金属或橡胶的粘合性差,需要对丁基橡胶进行改性。以卤化改性丁基橡胶为例,丁基橡胶通过卤化反应后,除保留丁基橡胶的气密性和水密性、减震、耐臭氧、耐化学介质及低温性能外,还可提高丁基橡胶极性和硫化速率,改善与天然橡胶、丁苯橡胶的相容性及粘合性能,参见专利cn201110266048。但是,卤化丁基橡胶硫化后形成化学键交联,致使硫化后的丁基橡胶不可重复加工,难以实现其回收再利用。

热塑性弹性体是一类高温下像塑料一样加工而常温下为弹性体的材料,通过分子间作用力形成物理交联点或交联区域,物理交联随温度的变化呈可逆变化,使热塑性弹性体具有重复加工和回收再利用的特性,被誉为绿色橡胶。为弥补普通硫化丁基橡胶无法进行重复加工应用的缺陷,通过对异丁烯基聚合物的改性,在分子链间形成可逆交联,从而既能保持传统硫化橡胶物性,又能进行可塑性重复加工应用。现有技术中,通过将含环戊二烯(cpd)基的有机铝化物[(ch3)2alcpd]与氯化丁基橡胶进行反应,制得带有cpd侧基的氯化丁基橡胶,具有热可逆转化行为,参见kennedyjp,castncrkf.thermallyreversiblepolymersystemsbycyclopentadienylation.ⅱ.thesynthesisofcyclopentadiene-containingpolymer,journalofpolymerscience,polymerchemistryedition,1979,17(7):2055-2070;利用环戊二烯在常温下自动二聚成双环戊二烯(dcpd)和在高温下dcpd又可解聚成环戊二烯的可逆diels-alder反应,将cpd或dcpd的衍生物引入异丁烯基聚合物中,通过动态共价键形成可逆交联结构,生成热塑性弹性体,参见wagenerkb,englelp,thermallyreversiblepolymerlinkagescovalentlycross-linkedpoly(azlactone),macromolecules,1991,24(26):6809-6815。

通过氢键形成可逆交联结构是极其重要的。通过对异丁烯基聚合物进行化学改性可以制备氢键交联异丁烯基弹性体。采用大大过量的4-氨基脲嘧啶与溴化丁基橡胶反应,虽可制备热可逆交联的丁基橡胶,但该反应体系中需要使用甲苯溶剂和大量的相转移剂,且反应效率低,当4-氨基脲嘧啶用量为1摩尔当量时,反应效率只有35%,当4-氨基脲嘧啶用量过量5摩尔当量以上时,反应效率也只有60%,当4-氨基脲嘧啶用量在10~20摩尔当量下,反应效率也只能达到70%,过量的4-氨基脲嘧啶及相转移剂残留,导致反应产物提纯困难,影响性能,且甲苯溶剂不环保。参见:柏华荣、程斌,4-氨基脲嘧啶与溴化丁基橡胶反应制备热可逆交联丁基橡胶,合成橡胶工业,2008,31(3):195-199。将端基烯丙基氯官能化聚异丁烯基与胸腺嘧啶反应,通过端基官能团氢键形成聚异丁烯交联网络,但该体系反应效率也低,得到的产物氢键交联效果相对差。参见:ojhau.,rajkhowar.,agnihotras.r.,faustr.anewgeneralmethodologyforthesynthesesofend-functionalpolyisobutylenesbynucleophilicsubstitutionreactions,macromolecules,2013,41(11):3832-3841。采用点击化学方法,将叠氮基团改性胸腺嘧啶与卤化丁基橡胶反应,虽可提高反应效率,但由于主链与胸腺嘧啶之间含有一个6c烷烃链和一个五元杂环结构的间隔基团,产生的氢键作用距离主链较远,影响材料的性能,参见:herbstf.,seifferts.,binderw.h.,dynamicsupramolecularpoly(isobutylene)sforself-healingmaterials,polymerchemistry,2012,3:3084-3092。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种侧基官能化聚异丁烯基热塑性弹性体及其制备方法,该异丁烯基热塑性弹性体通过该官能化的侧基之间的多重氢键形成聚异丁烯基物理交联网络,无需化学交联,即可赋予热塑弹性体优良的力学性能、阻尼性能、气密性及自修复性能。

具体地,本发明的第一方面提供一种侧基官能化聚异丁烯基热塑性弹性体,其特征在于,该侧基官能化聚异丁烯基热塑性弹性体包括式i所示的结构单元,以及式ii所示的结构单元和/或式iii所示的结构单元;

式ii中,r1、r2、r3各自独立地为h、c1-c6的烷基,y为含氮化合物基团;

式iii中,y为含氮化合物基团。

根据本发明,优选地,含氮化合物基团y为取代或未取代的含咪唑环特征结构的基团、含嘧啶环特征结构的基团、含三嗪环特征结构的基团或含嘌呤特征结构的基团。

具体地,所述含咪唑环特征结构的基团优选选自2-甲基咪唑、4-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2,4-二甲基咪唑、1-乙烯基咪唑、1-正丁基咪唑、n-乙基咪唑、n-丙基咪唑、2-十一烷基咪唑、4,5-二苯基咪唑、三苯甲基咪唑、氯化1-辛基-3-甲基咪唑、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑、2-溴-4-硝基咪唑、4-硝基咪唑、2-氯-4-硝基咪唑、4-碘咪唑、4-碘-1h-咪唑、2,4,5-三碘咪唑、4,5-二碘-1h-咪唑、碘化1-乙基-3-甲基咪唑、2-巯基-1-甲基咪唑、1-(4-硝基苄基)咪唑、1-(4-硝基苯)-1h-咪唑、1-(4-氨基苯基)咪唑、1-(4-氨基苄基)咪唑、1-(2,4,6-三异丙基苯基磺酰)咪唑、1-(4-甲醛基苯基)咪唑、n-乙酰基咪唑、苯并咪唑、2-硫醇基甲基苯并咪唑、2,5,6-三甲基苯并咪唑、2-(三氟甲基)苯并咪唑、2-羟基苯并咪唑和4-氮杂苯并咪唑中的至少一种脱氢后的基团。

所述含嘧啶环特征结构的基团优选选自包括胞嘧啶、5-氮杂胞嘧啶、6-氯胞嘧啶、5-氮杂胞嘧啶、5-甲基-2'-甲氧基乙氧基胞嘧啶、胞嘧啶核苷、2,2'-环胞嘧啶核苷、2,3-双脱氧胞嘧啶核苷、2'-脱氧胞嘧啶核甙一水合物、核苷-5-三磷酸甲氨基胞嘧啶、尿嘧啶、6-甲酰基尿嘧啶、5-乙酰基尿嘧啶、2-甲氧基-5-氟尿嘧啶、5-(三氟甲基)尿嘧啶、6-(三氟甲基)尿嘧啶、2-乙氧基-5-氟尿嘧啶、6-氯尿嘧啶、6-氯-3-甲基尿嘧啶5-溴尿嘧啶、5-碘尿嘧啶、5-溴-6-氮尿嘧啶、4-硫尿嘧啶、6-苯基-2-硫尿嘧啶、5-乙酯基-2-硫代尿嘧啶和5,6-二氨基-1-甲基尿嘧啶中的至少一种脱氢后的基团。

所述三嗪环特征结构的基团优选选自三聚氰胺、三甲氧基三硝基三嗪、2-硝亚胺基-5-硝基-六氢化-1,3,5-三嗪、三-(氨基四唑)三嗪、4-氨基喹啉-1,3,5-三嗪、六甲蜜胺、2-氨基-4-吗啉-1,3,5-三嗪和羟甲基五甲蜜胺中的至少一种脱氢后的基团。

所述嘌呤环特征结构的基团优选选自鸟嘌呤、黄嘌呤和次黄嘌呤中的至少一种脱氢后的基团。

本发明的热塑性弹性体中,以热塑性弹性体中结构单元的总摩尔数为基准,式i所示结构单元的摩尔含量为90%以上。即主链主要含有90mol%以上的异丁烯结构单元及10mol%以下共聚单体结构单元,侧基为含氮官能团,官能度10mol%以下,优选5%以下,更优选2%以下。

本发明中,c1-c6的烷基包括但不限于:甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基、异戊基、新戊基。

为了实现上述目的,本发明还提供一种侧基官能化聚异丁烯基热塑性弹性体的制备方法,该方法包括:将卤化或卤甲基化的异丁烯基聚合物与亲核试剂接触进行反应,制得所述侧基官能化聚异丁烯基热塑性弹性体,所述亲核试剂为可参与亲核反应的含氮化合物,优选为含有可参与亲核取代反应的孤对电子的含氮化合物。

根据本发明,所述异丁烯基聚合物可为各种为本领域技术人员熟知的异丁烯基聚合物,具体可为异丁烯与至少一种多烯烃单体和/或其他可共聚单体的共聚物。所述“其他可共聚单体”是指除多烯烃单体外,可与异丁烯共聚合的单体。

根据本发明,优选地,所述多烯烃单体为c4-c14的多烯烃单体;优选为异戊二烯、丁二烯、2,4-二甲基丁二烯、1,3-戊二烯、3-甲基-1,3-戊二烯、2,4-己二烯、2-新戊基丁二烯、环戊二烯、甲基环戊二烯和环己二烯中的至少一种;进一步优选为其中的共轭二烯烃,最优选为异戊二烯、丁二烯、1,3-戊二烯。

根据本发明,优选地,所述其他可共聚单体为苯乙烯或烷基取代的乙烯基芳族共聚单体,优选为苯乙烯或c1-c4烷基取代的苯乙烯,更优选为苯乙烯或对甲基苯乙烯。

根据本发明,优选地,所述共聚物中异丁烯结构单元的摩尔含量为90%以上。

根据本发明,优选地,所述亲核试剂选自咪唑类化合物、嘧啶类化合物、三嗪类化合物和嘌呤类化合物中的至少一种;

优选地,所述咪唑类化合物选自2-甲基咪唑、4-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2,4-二甲基咪唑、1-乙烯基咪唑、1-正丁基咪唑、n-乙基咪唑、n-丙基咪唑、2-十一烷基咪唑、4,5-二苯基咪唑、三苯甲基咪唑、氯化1-辛基-3-甲基咪唑、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑、2-溴-4-硝基咪唑、4-硝基咪唑、2-氯-4-硝基咪唑、4-碘咪唑、4-碘-1h-咪唑、2,4,5-三碘咪唑、4,5-二碘-1h-咪唑、碘化1-乙基-3-甲基咪唑、2-巯基-1-甲基咪唑、1-(4-硝基苄基)咪唑、1-(4-硝基苯)-1h-咪唑、1-(4-氨基苯基)咪唑、1-(4-氨基苄基)咪唑、1-(2,4,6-三异丙基苯基磺酰)咪唑、1-(4-甲醛基苯基)咪唑、n-乙酰基咪唑、苯并咪唑、2-硫醇基甲基苯并咪唑、2,5,6-三甲基苯并咪唑、2-(三氟甲基)苯并咪唑、2-羟基苯并咪唑和4-氮杂苯并咪唑中的至少一种。

优选地,嘧啶类化合物选自包括胞嘧啶、5-氮杂胞嘧啶、6-氯胞嘧啶、5-氮杂胞嘧啶、5-甲基-2'-甲氧基乙氧基胞嘧啶、胞嘧啶核苷、2,2'-环胞嘧啶核苷、2,3-双脱氧胞嘧啶核苷、2'-脱氧胞嘧啶核甙一水合物、核苷-5-三磷酸甲氨基胞嘧啶、尿嘧啶、6-甲酰基尿嘧啶、5-乙酰基尿嘧啶、2-甲氧基-5-氟尿嘧啶、5-(三氟甲基)尿嘧啶、6-(三氟甲基)尿嘧啶、2-乙氧基-5-氟尿嘧啶、6-氯尿嘧啶、6-氯-3-甲基尿嘧啶5-溴尿嘧啶、5-碘尿嘧啶、5-溴-6-氮尿嘧啶、4-硫尿嘧啶、6-苯基-2-硫尿嘧啶、5-乙酯基-2-硫代尿嘧啶和5,6-二氨基-1-甲基尿嘧啶中的至少一种。

优选地,所述三嗪类化合物选自三聚氰胺、三甲氧基三硝基三嗪、2-硝亚胺基-5-硝基-六氢化-1,3,5-三嗪、三-(氨基四唑)三嗪、4-氨基喹啉-1,3,5-三嗪、六甲蜜胺、2-氨基-4-吗啉-1,3,5-三嗪和羟甲基五甲蜜胺中的至少一种。

优选地,所述嘌呤类化合物选自鸟嘌呤、黄嘌呤和次黄嘌呤中的至少一种。

本发明中所述“卤化或卤甲基化的异丁烯基聚合物”可通过本领域常规方法制得或商购获得。所述制备方法例如:将异丁烯基聚合物与液溴反应。

根据本发明,相对于卤化或卤甲基化的异丁烯基聚合物中的卤元素,所述亲核试剂的用量优选为0.05~1.0摩尔当量,进一步优选0.1~1.0摩尔当量,更优选0.2~1.0摩尔当量。通过调节异丁烯基聚合物中卤元素及其与亲核试剂的摩尔当量比,可以调节异丁烯基聚合物中含氮侧基官能化程度。

所述异丁烯基聚合物与亲核试剂的亲核取代反应工艺可包括溶液法与熔融法,以及本领域技术人员已知的其他等效的反应方法。

根据本发明一种实施方式,所述反应为溶液法,将卤化或卤甲基化的异丁烯基聚合物、亲核试剂与至少一种有机溶剂接触反应。所述有机溶剂优选为烷烃、四氢呋喃或氯化烃。所述溶液法的条件优选包括:反应温度为10~150℃,优选15~100℃,更优选20~100℃;反应时间为2~40h,优选5~25h,更优选8~22h。反应温度与所选自的溶剂及其沸点有关,反应时间又依赖于反应温度,在达到相同反应效率的情况下,反应温度高,则需要时间短。

根据本发明另一种实施方式,所述反应为固相/熔融法,将卤化或卤甲基化的异丁烯基聚合物和亲核试剂进行接触反应,例如预先混合后进行挤出反应或在平板硫化机中反应成型,或者在挤出机中原位混合反应,或者在开炼机或密炼机中原位混合反应。所述固相/熔融法的条件包括:反应温度为90~170℃,优选95~150℃,更优选100~150℃,这与反应物的沸点有关;反应时间为1~300min,优选2~200min,更优选3~130min。反应时间依赖于反应温度,在达到相同反应效率的情况下,反应温度高,则需要时间短。

本发明的第二方面提供由上述制备方法制得的侧基官能化聚异丁烯基热塑性弹性体。

本发明的优点与效果是:通过本发明方法制得的官能化聚异丁烯基热塑性弹性体,反应效率高,产品的物理机械性能及动态力学性能提升明显,具有更加优异的阻尼性能和气密性,具有热塑性弹性体的可重复加工性以及优良的自修复性能。本发明的制备工艺简单,反应效率高,易于操作,具有潜在的应用价值。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式,然而应该理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

本发明所采用的分析方法如下:

利用ta-q800动态热机械分析仪(dma)测试材料的储能模量g’、损耗模量g”以及损耗角正切tanδ。

按照gb/t1040-1ba,利用万能材料试验机表征材料的断裂伸长率ε和拉伸强度ts。

按照gb1038-2000,利用vac-v2压差法气体渗透仪测试材料的氧透过系数otr。

利用光学显微镜观察样品表面划痕的变化,记录随划痕长度随时间的变化情况。

实施例1

(1)50g异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物ims(苄基含量1.33mol%)溶于500ml己烷中,加入0.1g偶氮二异庚腈,再加入2.5ml液溴,在65℃下反应50min,加入适量的koh水溶液,终止反应。将胶液在乙醇中沉析,得到溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物(bims),在40℃烘箱中干燥,得到干燥的溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物bims,其中溴含量为0.6mol%。

(2)取10g上述溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物bims和170mg丁基咪唑在40℃下混合,其中,相对于溴官能团,丁基咪唑的摩尔当量为1.0。

(3)将上述混合物在110℃反应10min,转速100rpm,制备得到侧基咪唑官能化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物热塑性弹性体(iims),其中含氮官能团摩尔含量为0.57mol%,反应效率达到95%。

所制备的iims热塑弹性体的拉伸强度(ts)为3.05mpa,断裂伸长率ε为301%;与对比例1(丁基橡胶iir)相比,ts提高了180%,断裂伸长率变化不大;与对比例2(溴化丁基橡胶biir化学交联硫化胶biir-s)相比,力学性能相当。

所制备的iims热塑弹性体的气密性优异,透气系数仅为2.23×10-14cm3·cm/cm2·s·pa;与对比例1(丁基橡胶biir)相比,气密性提高了311%;与对比例2(溴化丁基橡胶biir化学交联硫化胶biir-s)相比,气密性提高了203%。

所制备的iims热塑弹性体在25℃下的储能模量g’为0.99mpa,损耗模量g”为0.21mpa,tanδ为0.31,在-20℃时tanδ达到最大值1.72,当tanδ>0.3时的温度范围为-66~20℃,温度差为86℃,拓宽了阻尼性能温域范围,进一步提高阻尼性能;与对比例1(丁基橡胶iir)比较,25℃下的g’提高了28%,g”提高了62%,tanδ提高了35%,tanδ的最大值提高了16%,tanδ>0.3的温度范围拓宽8℃,阻尼性能提高;与对比例2(溴化丁基橡胶biir化学交联硫化胶biir-s)比较,25℃下的tanδ提高了10%,tanδ的最大值提高了20%,其他性能相当,阻尼性能提高。

iims样品具有优异的自修复性能,常温下在样品表面划下长约395μm的划痕,静置5h后自修复达到85%;对比例1(丁基橡胶biir)相比,biir-s5h的自修复程度提高了572%;对比例2中溴化丁基橡胶biir化学交联硫化胶biir-s,5h后仍没有自修复现象。

实施例2

(1)将10g溴化丁基橡胶(biir)、270mg鸟嘌呤(g)及228mg的乙醇钠,在40℃下溶解混合,其中鸟嘌呤摩尔当量为0.95。

(2)上述混合物在130℃下反应20min,转速100rpm,制备得到热塑性弹性体(giir),其中鸟嘌呤官能团摩尔含量为0.98mol%,反应效率达到97%。

giir样品的拉伸强度ts为3.03mpa,断裂伸长率ε为509%;与对比例1(丁基橡胶biir)相比,ts提高了175%,断裂伸长率变化不大;与对比例2(溴化丁基橡胶biir硫化胶)相比,力学性能相当。

giir样品的气密性优异,透气系数为2.28×10-14cm3·cm/cm2·s·pa;与对比例1(丁基橡胶biir)相比,气密性提高了302%;与对比例2(溴化丁基橡胶biir化学交联硫化胶biir-s)相比,气密性提高了200%。

giir样品在25℃下的储能模量g’为1.2mpa,损耗模量g”为0.31mpa,tanδ为0.26,在-24℃,tanδ达到最大值1.55,tanδ>0.3时的温度范围为-57~23℃,温度差为80℃,拓宽了阻尼性能温域范围,进一步提高阻尼性能;与对比例1(丁基橡胶iir)比较,25℃下的g’提高了56%,g”提高了138%,tanδ提高了%,tanδ的最大值提高了5%,tanδ>0.3的温度范围向室温方向移动,阻尼性能提高;与对比例2(溴化丁基橡胶biir化学交联硫化胶biir-s)比较,25℃下的tanδ提高了10%,阻尼性能提高,其他性能相当。

giir样品具有优异的自修复性能,常温下在样品表面划下长约540μm的划痕,静置4h后自修复达到80%。

实施例3

(1)将10g溴化丁基橡胶biir、225mg三聚氰胺(m)、228mg乙醇钠与100mlthf溶解混合,三聚氰胺摩尔当量为0.95。

(2)通过上述混合物在120℃反应10min,转速100rpm,制备得到热塑性弹性体(miir),其中三聚氰胺官能团摩尔含量为0.99mol%,反应效率达到98%。

miir样品的拉伸强度ts为3.73mpa,断裂伸长率ε为511%;与对比例1(丁基橡胶biir)相比,ts提高了239%,断裂伸长率变化不大;与对比例2(溴化丁基橡胶biir硫化胶)相比,力学性能相当。

miir样品的气密性优异,透气系数为2.17×10-14cm3·cm/cm2·s·pa;与对比例1(丁基橡胶biir)相比,气密性提高了323%;与对比例2(溴化丁基橡胶biir化学交联硫化胶biir-s)相比,气密性提高了210%。

miir样品在25℃下的储能模量g’为1.10mpa,损耗模量g”为0.39mpa,tanδ为0.35,在-20℃,tanδ达到最大值1.56,tanδ>0.3时的温度范围为-51~28℃,温度差为79℃,进一步提高阻尼性能;与对比例1(丁基橡胶iir)比较,25℃下的g’提高了43%,g”提高了200%,tanδ提高了106%,tanδ的最大值提高了11%,tanδ>0.3的温度范围向室温方向移动,阻尼性能提高;与对比例2(溴化丁基橡胶biir化学交联硫化胶biir-s)比较,25℃下的tanδ提高了20%,tanδ的最大值提高了10%,阻尼性能提高,其他性能相当。

miir样品具有优异的自修复性能,常温下在样品表面划下长约440μm的划痕,静置3.5h后自修复达到80%。

实施例4

(1)将10g溴化丁基橡胶biir、215mg尿嘧啶(u)以及228mg的乙醇钠(尿嘧啶摩尔当量为1.0),在100mlthf中在40℃下混合。

(2)通过上述混合物在130℃反应20min,转速100rpm,制备得到热塑性弹性体(uiir),其中鸟嘌呤官能团摩尔含量为1.02mol%,反应效率为95%。

uiir样品的拉伸强度ts为4.13mpa,断裂伸长率ε为517%;与对比例1(丁基橡胶biir)相比,ts提高了275%,断裂伸长率变化不大;与对比例2(溴化丁基橡胶biir硫化胶)相比,力学性能相当。

uiir样品的气密性优异,透气系数为2.14×10-14cm3·cm/cm2·s·pa;与对比例1(丁基橡胶biir)相比,气密性提高了329%;与对比例2(溴化丁基橡胶biir化学交联硫化胶biir-s)相比,气密性提高了220%。

uiir样品在25℃下的储能模量g’为1.1mpa,损耗模量g”为0.36mpa,tanδ为0.33,在-22℃,tanδ达到最大值1.58,tanδ>0.3时的温度范围为-56~27℃,温度差为83℃,拓宽了阻尼性能温域范围,进一步提高阻尼性能;与对比例1(丁基橡胶iir)比较,25℃下的g’提高了43%,g”提高了177%,tanδ提高了154%,tanδ的最大值提高了13%,tanδ>0.3的温度范围从-60~18℃拓宽到-56~27℃,常温下具有了良好的阻尼性能,也提高了整体阻尼性能;与对比例2(溴化丁基橡胶biir化学交联硫化胶biir-s)比较,25℃下的tanδ提高了10%,tanδ的最大值提高了20%,tanδ=0.3的最高温度从25℃提高到27℃,阻尼性能提高。

uiir样品具有优异的自修复性能,常温下在样品表面划下长约355μm的划痕,静置3.5h后自修复达到80%。

实施例5

将10g溴化丁基橡胶biir、215mg尿嘧啶(u)、228mg乙醇钠与100mlthf混合(尿嘧啶摩尔当量为1.0),50℃下于溶液中反应20h,除去溶剂和催化剂,清洗干燥后得到热塑性弹性体uiir-2,其中氢键官能团摩尔含量为0.79mol%,反应效率为74%。

uiir-2样品的拉伸强度ts为2.4mpa,断裂伸长率ε为400%;与对比例1(丁基橡胶biir)相比,ts提高了118%,断裂伸长率变化不大;与对比例2(溴化丁基橡胶biir化学交联硫化胶biir-s)相比,力学性能相当。

uiir-2样品的气密性优异,透气系数为2.31×10-14cm3·cm/cm2·s·pa;与对比例1(丁基橡胶biir)相比,气密性提高了297%;与对比例2(溴化丁基橡胶biir化学交联硫化胶biir-s)相比,气密性提高了190%。

uiir-2样品在25℃下的储能模量g’为0.8mpa,损耗模量g”为0.22mpa,tanδ为0.27,在-23℃,tanδ达到最大值1.52,tanδ>0.3时的温度范围为-55~23℃,进一步提高阻尼性能;与对比例1(丁基橡胶iir)比较,25℃下的g’提高了3%,g”提高了69%,tanδ提高了59%,tanδ达到最大值时的温度相当,tanδ的最大值提高了3%,tanδ>0.3的温度范围向室温方向移动,阻尼性能提高;与对比例2(溴化丁基橡胶biir化学交联硫化胶biir-s)比较,tanδ的最大值提高了10%,其他性能相当,阻尼性能提高。

uiir-2样品具有优异的自修复性能,常温下在样品表面划下长约520μm的划痕,静置4.5h后自修复达到80%。

实施例6

(1)将10g溴化丁基橡胶biir、140mg鸟嘌呤(g)以及114mg的乙醇钠(鸟嘌呤摩尔当量为0.5),在40℃下混合。

(2)通过上述混合物在130℃下20min,转速100rpm,制备得到热塑性弹性体(giir-2),其中鸟嘌呤官能团摩尔含量为0.51mol%,反应效率达到96%。

giir-2样品的拉伸强度ts为2.14mpa,断裂伸长率ε为244%;与对比例1(丁基橡胶biir)相比,ts提高了95%;与对比例2(溴化丁基橡胶biir硫化胶)相比,力学性能相当。

giir-2样品的透气系数为4.01×10-14cm3·cm/cm2·s·pa,气密性优异;与对比例1(丁基橡胶biir)相比,气密性提高了130%;与对比例2(溴化丁基橡胶biir化学交联硫化胶biir-s)相比,气密性提高了69%。

giir-2样品在25℃下的储能模量g’为0.98mpa,损耗模量g”为0.20mpa,tanδ为0.20,在-23℃,tanδ达到最大值1.48,tanδ>0.3时的温度范围为-60~19℃,温度差为79℃;与对比例1(丁基橡胶iir)比较,25℃下的g’提高了27%,g”提高了53%,tanδ提高了18%,tanδ的最大值相当,tanδ>0.3的温度范围有所拓宽,阻尼性能提高;与对比例2(溴化丁基橡胶biir化学交联硫化胶biir-s)比较,tanδ最大值提高了8%,其他性能相当,阻尼性能提高。

giir-2样品具有优异的自修复性能,常温下在样品表面划下长约510μm的划痕,静置6.5h后自修复达到80%。

对比例1

丁基橡胶iir的ts为1.1mpa,ε为600%;在25℃下的g’为0.77mpa,g”为0.13mpa,tanδ为0.17,在-20℃tanδ达到最大值1.48,tanδ>0.3的温度范围为-60~18℃;透气系数为9.17×10-14cm3·cm/cm2·s·pa;常温下在样品表面划下长约430μm的划痕,静置,划痕在缩短到380μm后就不再变化,自修复程度为12%。

对比例2

(1)将10g溴化丁基橡胶biir和0.5g硫磺,置于双辊开炼机上,转速40r/min,混炼温度40℃,混炼10min。

(2)将混炼后的胶料置于平板硫化仪中,硫化温度为160℃,硫化时间为45min,制备得到硫化的溴化丁基橡胶biir-s。

biir-s的硫化程度为1%,ts为3.8mpa,ε为640%;在25℃下的g’为1.9mpa,g”为0.57mpa,tanδ为0.30,在-22℃tanδ达到最大值1.37,tanδ>0.3的温度范围为-59~25℃;透气系数为6.76×10-14cm3·cm/cm2·s·pa;常温下在样品表面划下长约645μm的划痕,静置,基本没有自修复现象。

以上已经描述了本发明的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

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