溶剂对丁腈橡胶溶解、尺寸、结构和催化加氢的影响研究

• 作者: 葛冰青 阴义轩 王亚溪 张宏伟 袁珮
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 丁腈橡胶 溶剂效应 溶解 结构 密度泛函理论计算
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 催化、动力学与反应器
• 页码范围: 543-554
• 页数: 11页
• 分类号: TQ333.6
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20201045

摘要

丁腈橡胶（NBR）是由丁二烯和丙烯腈共聚而制得的一种重要的合成橡胶，而由NBR选择性加氢制得的氢化丁腈橡胶（HNBR），不仅保持了NBR原有的耐油和耐磨性，其耐侯性、耐臭氧性等均得到极大改善，被广泛用于武器部件、航天用密封件等领域，是不饱和聚合物化学改性领域的一个重要研究课题。本文采用纳米粒度仪、乌氏黏度计、傅里叶变换红外等表征手段，结合密度泛函理论计算（DFT），系统研究了溶剂性质对NBR在溶剂中的溶解行为、尺寸分布、分子结构及催化加氢性能等的影响。实验结果表明强亲电子溶剂不能溶解NBR，给电子溶剂及部分弱亲电子溶剂能较好地溶解NBR，特别是在酮类溶剂中，NBR粒径小且分布集中。DFT结果表明相比于气相氛围，在所有溶剂氛围中NBR链段里双键的键长均有所增长，且随着溶剂的极性增加而呈增长的趋势，NBR的偶极矩也随着溶剂极性增加而增加。特别是在酮类溶剂中，受溶剂效应的影响NBR分子的HOMO轨道由分子边缘向分子内部移动，表明对链段内部CC双键可能产生积极的影响。加氢结果表明在给电子溶剂中的加氢效果均优于弱亲电子溶剂，但无论选择何种溶剂，对NBR中CC双键的加氢选择性均为100%。该研究为NBR非均相溶液加氢体系中溶剂的筛选提供了理论依据。