新型稀土配合物對橡膠的防老化作用及其機理研究

《新型稀土配合物對橡膠的防老化作用及其機理研究》是依託華南理工大學，由賈志欣擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：新型稀土配合物對橡膠的防老化作用及其機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：賈志欣
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

防老劑是橡膠最重要的助劑之一。高效防老劑可以顯著延長橡膠製品的使用壽命，減少資源和能源消耗，降低二氧化碳的排放。研究高效、多功能、無污染、無毒和低成本的新型防老劑是當前國內外橡膠助劑的發展方向。本項目利用我國的稀土資源優勢，選擇來源豐富的輕稀土化合物與具有防老化作用的無污染有機化合物配體，設計合成一系列具有顯著防老化功能的新型稀土配合物，研究和最佳化其製備條件，深入表征其分子結構和性質，系統研究其對橡膠耐老化性能和其他性能的影響，有效地提高橡膠的耐熱空氣老化、耐臭氧老化、耐紫外老化等性能，並重點研究稀土配合物對橡膠防老化作用的動力學和機理，得出規律性認識，為稀土配合物橡膠防老劑的開發和套用提供理論基礎和指導。新型稀土配合物橡膠防老劑的研究尚未見國內外文獻報導，具有顯著的創新性，有可能為橡膠防老劑研究開闢自主創新的新方向，提升我國橡膠工業和助劑工業的國際競爭力，具有重要的理論意義和套用前景。

結題摘要

本項目利用稀土元素電子層中的空軌道可以與有機化合物中的O、N、P、S原子通過配位鍵結合的原理，製備了三種類型的稀土配合物——2-巰基苯並咪唑（MB）稀土配合物、維生素C稀土配合物(VCLa)和谷氨酸鑭稀土配合物(La-GDTC)，並將它們作為橡膠防老劑套用於天然橡膠（NR）和丁苯橡膠（SBR）體系，研究了其對橡膠硫化膠熱氧老化過程的化學組成、硫化膠結構和力學性能的影響，特別是對橡膠耐熱氧老化、紫外光老化、臭氧老化和疲勞老化性能的影響。在此基礎上，將三種稀土配合物與其他工業防老劑復配使用，將復配體系套用於SBR硫化膠和NR硫化膠體系，研究了其對橡膠耐老化性能的影響。並初步探討了新型稀土配合物對橡膠防老化作用的機理。 研究結果表明，三種稀土配合物均對橡膠具有優異的防老化效果。添加釤配合物硫化膠熱氧老化後的含氧基團和交聯密度變化較小，這是由於稀土釤離子可以捕獲含氧自由基，阻止熱氧化鏈式反應的進一步發生，從而有效地保護了硫化膠的交聯網路結構。MB稀土配合物對NR硫化膠的熱氧老化具有顯著的防護作用，其綜合防老化效果優於防老劑4010NA和防老劑MB,但耐臭氧老化效果稍遜於防老劑4010NA。 VCLa配合物在NR和NR/CB體系中具有優良的防老化作用，其防熱氧老化和防紫外老化效果與防老劑RD、4010NA相當，優於防老劑MB。其防臭氧老化效果尤為突出，不僅顯著優於防老劑MB、RD，還明顯優於工業常用的具有突出抗臭氧老化性能的防老劑4010NA。此外，VCLa配合物對NR和NR/CB體系具有一定的硫化促進作用和補強作用，還能提高硫化膠的耐磨性能。 La-GDTC對硫化膠具有一定的補強作用,並能提高硫化膠的耐熱氧老化性能，其效果優於4010NA,同時其耐臭氧老化效果優於MB、RD和4010NA。此外谷氨酸鑭還可以提高硫化膠的耐磨耗性能並提高硫化膠的曲撓壽命。 將La-GDTC配合物與其他工業防老劑進行復配使用，套用於SBR硫化膠，結果表明：少量稀土配合物能與其他常用防老劑發生協同作用，顯著提高硫化膠的耐熱氧老化、耐紫外老化和耐臭氧老化性能，發揮超過工業防老劑單獨使用時的作用。當常用防老劑與谷氨酸鑭並用比例為1.9:0.1時，提高效果尤其顯著。 本項目已發表相關論文10篇，其中SCI收錄7篇，EI收錄2篇，申請發明專利3項，培養博士生3人，碩士生5人，已達到和超過預定研究目標。