乙烯-醋酸乙烯酯橡胶/聚酰胺共混物的酯－酰胺交换反应机理以及热塑性弹性体的研究

研究乙烯－醋酸乙烯酯橡胶和聚酰胺共混物的酯－酰胺交换反应动力学和机理，通过添加第三组分的方法达到加速或抑制酯－酰胺交换反应的目的。分离和研究酯－酰胺交换反应产物，建立表征反应程度的方法；研究交换反应对于乙烯－醋酸乙烯酯橡胶/聚酰胺共混物力学性能、加工性能、耐热性能和耐老化性能的影响；建立共混物的反应性、第三组分、反应程度与共混物结构和性能的关系。采用配方设计和反应加工技术，通过弹性体和结晶性塑料的酯－酰胺交换反应，制备出高弹性、耐油和耐高温的新型乙烯－醋酸乙烯酯橡胶/聚酰胺共混物热塑性弹性体，探索其实际应用。

乙烯-醋酸乙烯酯橡胶（EVM）是指醋酸乙烯酯质量含量在40%到80%之间的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，是一种重要的合成橡胶。聚酰胺是一种重要的工程塑料，具有良好的力学性能和可加工性。低硬度的EVM的酯基和结晶性塑料聚酰胺的酰胺基之间的酯-酰胺交换反应，在高分子反应领域是一个值得研究的理论问题。通过EVM/聚酰胺共混物的动态硫化，可以制备高弹性、耐油和耐高温的聚酰胺基热塑性弹性体。本项目研究了EVM和聚酰胺6、聚酰胺1010、三元共聚酰胺在剪切作用和高温下的反应共混，系统研究了EVM/聚酰胺共混物的制备、结构与性能，重点研究了EVM和聚酰胺的酯-酰胺交换反应、EVM/聚酰胺热塑性弹性体的结构与性能。本项目采用溶解-沉淀的方法分离了EVM/聚酰胺共混物高温下反应产物的各个组分，建立了EVM与聚酰胺之间酯-酰胺交换反应产物的定性和定量表征方法，研究了发生在聚酰胺主链与EVM侧基之间的酯-酰胺交换反应过程和动力学，探讨了钛酸四正丁酯、二丁基氧化锡等添加剂对于酯-酰胺交换反应的影响，研究了反应体系组成、反应温度、时间和剪切作用等因素对于交换反应程度、共混物结构与性能的影响。钛酸四正丁酯促进了EVM与聚酰胺的酯-酰胺交换反应，改善了共混物的相容性。提高剪切作用和延长反应时间都有利于提高酯-酰胺交换反应程度。通过EVM/己内酰胺的原位聚合方法制备了EVM接枝聚酰胺6，该共聚物具有典型的微相分离结构和良好的力学性能。采用动态硫化方法，制备了一系列具有良好力学性能和不同硬度的EVM/聚酰胺热塑性弹性体，可望用于汽车、体育器材和电子电器等领域。研究了橡塑比、交联体系、工艺条件对于热塑性弹性体的形态结构、力学性能、耐油性能、动态力学性能和结晶行为的影响，探索了石墨烯、碳纳米管、纳米二氧化硅等纳米填料对热塑性弹性体结构和性能的影响，研究了马来酸酐接枝的共聚物对于热塑性弹性体相容性和力学性能的改善作用。通过四乙氧基硅烷与EVM的酯交换交联反应，实现了EVM和共聚酰胺、聚酰胺6共混物在高温下的动态硫化，考察了四乙氧基硅烷用量、温度和时间对热塑性弹性体结构与性能的影响。本项目的研究结果对于了解侧链含有酯基的聚合物和主链含酰胺基团的聚合物之间的酯-酰胺交换反应的机理、反应动力学及其对共混物性能的影响有理论意义，对于开发具有良好综合性能的聚酰胺基热塑性弹性体有实际意义。