离子液体乙烯-醋酸乙烯共聚物复合材料的制备与性能.pdf

第32卷第10期
应用化学
Vol 32 Iss. 10
2015年10月
CHINESE JOURNAL OF APPLIED CHEMISTRY
O0ct.2015
离子液体/乙烯?醋酸乙烯共聚物复合材料的制备与性能
金明月富露祥由吉春李勇进
(“杭州师范大学杭州310036;°沈阳化工大学沈阳)
摘要分别将离子液体三正丁基甲铵(双三氟甲磺酰)亚胺盐([ TBMAI[NTH2])和1-乙基3-甲基咪唑四氟
硼酸盐([ EMIMI[BF4])与乙烯-醋酸乙烯共聚物弹性体(EVM)熔融共混制备复合材料,研究了离子液体与
EVM的相容性及抗静电性能。样品宏观透明性和SEM测试结果显示,[TBMA][NT2]与EVM具有较好的相
容性,相应的EVML[TBMA][NTY2]复合材料的抗静电效果更好;热重分析(TCA)结果表明,[ TBMAI[NT2]
促进EVM热解,而[ EMIM[BF4]对EVM的热稳定影响较小。室温下在EVM中填加[ TBMA[NY2]的共混
物表现出较好的柔性,当[TBMA][NT2]质量分数为20%时, EVM/[TBMA[NTr1]复合材料的模量为
0.58MPa,断裂伸长率可达到2997%。
关键词离子液体;乙烯-醋酸乙烯共聚弹性体;相容性;热稳定性;抗静电性
中图分类号:0631
文献标识码:A
文章编号:1000-0518(2015)10-1146-07
DOI:10.11944/j.isn.1000-0518.2015.10.15009
室温离子液体( Room Temperature lonic Liquids,RTL)是一类由体积相对较大的有机阳离子和体积
相对较小的有机或者无机阴离子组成并在室温或室温附近温度下呈液态的熔融盐。与传统的有机溶剂
和电解质相比,离子液体()具有一系列优异的物理化学特性1?:离子液体本身具有低熔点、几乎没
有蒸汽压以及不可燃性、较高的热稳定性、较好的化学稳定性等。近年来,离子液体作为“可设计”的
绿色”溶剂在聚合物加工中越来越受到人们的重视,同时离子液体在聚合物中的应用也受到广泛关
注。Scot等07?早在2002年和2003年就研究报道了离子液体对PMA的増塑作用。Xu等通过咪唑
类离子液体改善了PMMA和蒙脱土二者的相容性。研究表明,蒙脱土经过离子液体改性后,蒙脱土发生
了“剥离”现象,且能够均匀地分散到PMMA基体中。Xig等报道了经离子液体改性后的聚碳酸酯
(PC)的性能研究。研究发现,离子液体的加人降低了PC材料的表面电阻和体积电阻,进而提高了PC
的抗静电性。Zhao等?在制备 MWCNT/PMMA纳米复合材料时发现,离子液体具有较好的内润滑作
用,该复合材料在加入离子液体后,毛细粘度较纯PMMA和 MWCNT/PMMA的样品粘度明显下降,说明
离子液体具有内润滑作用。然而,离子液体在橡胶和弹性体中的应用却少见报道。
乙烯-醋酸乙烯共聚物的弹性体(EWM)具有透明性和表面光泽性好,化学稳定性良好,抗老化和耐
臭氧强度好,无毒性的特点。此外与填料的摻混性好,着色和成形加工性好。主要产品为薄膜和片
材、注塑、模塑制品、发泡制品、热熔黏合剂等。因此,研究离子液体与EVM的相容性对推广EVM的应
用十分重要。
本文使用两种离子液:三正丁基甲铵(双三氟甲磺酰)亚胺盐([TBMA]L[NT2])和1-乙基-3-甲基咪
唑四氟硼酸盐([ EMIM[BF])与乙烯醋酸乙烯共聚物弹性体熔融共混,制备EVM与两种不同L的
元复合材料,并通过不同表征方法来研究EVML二元共混物的结构与性能,以其制备柔性的抗静电
弹性体。
1实验部分
1.1试剂和仪器
乙烯-醋酸乙烯共聚物,EVM,型号: Levapren500(v(VA)=50%,德国, Lanxess Deutschland
201503-12收稿,2015-0601修回,2015-06-13接受
国家自然科学基金资助项目(21074029)
通讯联系人:李勇进,教授;"Tel:0571-28867026;Fax:0571-28867899;E-mail:yongjin-li(@hznu.edu.cn;研究方向:高分子成型加工
高分子凝聚态物理
第10期
金明月等:离子液体/乙烯醋酸乙烯共聚物复合材料的制备与性能
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CmbH)。离子液体:三正丁基甲铵(双三氟甲磺酰)亚胺盐,[TBMA][NT2],商品名SA2,水质量分数
小于0.1%;1-乙基3-甲基咪唑四氟硼酸盐,[ EMIM[BF4],商品名SA-3,水质量分数小于0.1%(浙江
佳华高分子有限公司)。两种离子液体的分子结构如图1所示。
OO
cH一?
BF
OO
CH,
图1离子液体的分子结构
Fig 1 Chemical structures of ionic liquids
A IL SA-2([TBMA[NT2 1 ); B IL SA-3([ EMIM[BFA1)
Haake Polylab QC型哈克混炼机(德国赛默飞世尔公司); PE Lambda750型紫外可见近红外分光光
度仪(美国 Perkinelmer公司); Hitachi S-4800型扫描电子显微镜(SEM,日本日立公司),共混样品经液
氮淬断后断面喷金处理,于5kV电压下观察断面形貌;E-1010型等离子溅射仪(日本日立公司);Q2000
型差示扫描量热仪(DSC,美国TA公司),样品在N2气气氛下以10℃/min的升温速率,从80℃升高温
度到80℃;500型热重分析仪(TGA,美国TA公司),样品在N2气气氛下以10℃/min的升温速率从
30℃升高温度到650℃;MCP-HT450型高阻抗表面阻抗分析仪,URS探头(日本三菱化学); Instron
5966万能材料试验机(美国英斯特朗),按照 ASTM D.412在室温下以50mm/min进行拉伸测试。
1.2实验方法
EVM和离子液体分别在60和80℃下真空干燥24h。分别将两种离子液体以EVM基体质量分数
的2%、4%、10%、20%的比例置于哈克混炼机内,进行熔融共混。具体的哈克混炼程序如下:实验温度
设定为160℃,预混转速为20r/min,混炼时间为2min;然后将转速提高到50r/min,混炼5min;密炼均
匀后,将混好的EVML二元共混物置于模具中,在平板硫化机上于160℃、10MPa条件下,热压5min,
然后将装有熔融共混物的模具在20℃、10MPa条件下淬火,最终得到IL/EWM(本文中其后数字代表
L质量分数)复合材料薄片制品。
2结果与讨论
2.1两种离子液体与EVM的相容性
2.1.1EVM/L二元共混物宏观透明性图2为两种离子液体与EVM弹性体二元共混物薄膜的实物
宏观数码照片。EVM弹性体的结晶性很差,所以材料的本身具有较好的透明性和柔性,如图2A。从宏
观透明性上比较来看,EVM中填加三正丁基甲铵(双三氟甲磺酰)亚胺盐([TBMA][NT2])样品的透明
性明显优于EVM中填加1-乙基3-甲基咪唑四氟硼酸盐([ EMIMI[BF4])的样品。同时,随着
[ TBMAI[NT2]含量增加EVM[TBMA][NT2]复合材料的透明性没有下降,十分近似纯EVM的透明
B
C
D
H
图2样品实物的宏观数码照片(厚度为500nm)
Fig. 2 Photograph i