氯化聚乙烯(CPE)橡胶是一种通过高密度聚乙烯氯化制备的饱和弹性体。其分子结构与聚乙烯相似,但引入的氯原子赋予了其优异的耐烃油、耐热和耐候性。CPE广泛应用于工业橡胶制品中,如软管、垫圈、电缆护套和密封件[[1], [2], [3], [4]]。然而,这种高度饱和的结构也导致了性能上的限制:与天然橡胶(NR)和乙丙二烯单体(EPDM)橡胶相比,CPE的玻璃化转变温度(Tg)较高,弹性较差[5,6]。这一缺陷限制了高效的传统硫硫化方法的应用,也影响了CPE在需要高弹性恢复的应用中的性能[7]。因此,通常将CPE与NR或EPDM混合以获得高性能的CPE产品[8,9]。但由于两者之间的相容性较差,单纯混合仍存在挑战。聚合物链的柔韧性理论为解决这一问题提供了理论基础[10]。研究表明,固化体系的选择直接影响CPE的交联密度和最终性能。例如,过氧化物固化体系可以赋予材料最佳的拉伸强度和化学稳定性[11]。由于其良好的特性,CPE常被用作增韧剂来提高韧性[[12], [13], [14]]。此外,由于CPE分子同时含有极性(C-Cl)和非极性(-CH₂)段,它还常作为第三组分用于改善不相容聚合物混合物的相容性和性能[15,16]]。
CPE的分子结构以含氯侧基的碳骨架为特征,类似于聚氯乙烯(PVC)[17]。值得注意的是,使用碱性试剂对PVC进行脱氯已被证明是一种有效的引入碳-碳双键(C=C)的方法[[18], [19], [20]]。研究表明,碱性添加剂(如KOH、NaOH、K2CO3和氨)可以有效促进PVC的脱氯[[21], [22], [23]]。此外,某些金属离子(如镍离子)也常用于脱氯过程中以获得高质量的PE产品[24]。这些研究表明,碱性添加剂通过中和HCl有效提高了脱氯效率。尽管有这些先例,但CPE本身的脱氯过程尚未被探索。基于结构和化学的相似性,我们假设可以对CPE采取类似的控制脱氯策略来引入C=C键。这些新形成的不饱和位点有望提高链的柔韧性,并在硫化过程中作为额外的交联点,从而克服CPE的固有弹性限制。
在本研究中,开发了一种基于KOH/PEG体系的新型连续可控脱氯策略。该技术在模拟工业加工条件的扭矩流变仪中实现了CPE的原位化学改性。系统研究了KOH添加量对脱氯效率、分子链演变、硫化特性、交联密度以及硫化产物最终机械性能的影响。这项工作提供了一种高效精确的“分子定制”策略,从根本上克服了CPE的弹性限制,拓宽了其在高性能橡胶产品中的应用前景。