EPDM-POE動態(tài)硫化共混型熱塑性硫化膠的制備與性能研究.pdf

1、本課題采用動態(tài)硫化技術(shù)在Haake轉(zhuǎn)矩流變儀上制備了EPDM/POE動態(tài)硫化熱塑性硫化膠(TPV)。與EPDM/PP動態(tài)硫化熱塑性硫化膠相比,原材料以聚烯烴彈性體POE代替熱塑性塑料PP,降低了材料的硬度并且材料的彈性也有所改善。通過掃描電子顯微鏡、毛細管流變儀、橡膠加工分析儀、動態(tài)熱機械分析儀等先進儀器研究了加工工藝、硫化體系、填充補強體系和軟化體系對材料硫化特性、力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)形態(tài)、耐老化性能、流變性能和動態(tài)機械性能的影響。根據(jù)結(jié)構(gòu)

2、決定性能的理論,提出:可以從硫化特性入手深入研究各因素對性能的影響機理。
　　 研究結(jié)果顯示,共混溫度、EPDM/POE共混比、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、共混時間和加工方式對硫化特性的影響較大。隨共混溫度的增加、共混比的增大,硫化程度先增加后降低,硫化速率加快;隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增加,硫化程度逐漸降低,硫化速率加快;延長共混時間不利于材料性能的改善,動態(tài)硫化法可以提高材料的彈性。綜合考慮加工、性能各因素,選擇加工條件為:共混溫度150℃,轉(zhuǎn)速40r·

3、min-1,EPDM/POE共混比40/60,達最大轉(zhuǎn)矩后1min出料。
　　 通過考察硫黃硫化體系、過氧化物硫化體系和酚醛樹脂硫化體系對共混物性能的影響發(fā)現(xiàn),隨著硫化劑用量的增加,體系的交聯(lián)密度不斷增大。相同用量時,硫黃硫化體系的硫化程度最高。在DCP和硫黃用量分別為0.5份,酚醛樹脂用量為1.0份時,體系性能較佳。硫黃用量為0.5份時拉伸強度可達11.0MPa。體系的硫化程度可以通過Haake轉(zhuǎn)矩流變儀曲線直接計算得出。

4、r>　　 掃描電子顯微鏡顯示:TPV材料呈“海-島”兩相結(jié)構(gòu),硫黃用量較少時,EPDM顆粒傾向于以橢圓形存在,當(dāng)硫黃用量達1.0份時,EPDM顆粒的數(shù)量明顯增多且大多里球形。熱分析實驗表明:動態(tài)硫化使體系的Tg和Tm增加。
　　 研究填充補強體系對EPDM/POE TPVs材料的影響發(fā)現(xiàn):碳酸鈣對體系的硫化有延遲作用,炭黑則能促進硫化的進行。與輕質(zhì)碳酸鈣相比,納米碳酸鈣對TPV復(fù)合材料具有較好的補強效果。與炭黑N550相比,N

5、220對體系性能的影響程度更大一些?？傊?當(dāng)炭黑用量為20份時,體系的綜合性能較好。RPA實驗結(jié)果顯示:體系表現(xiàn)出明顯的非線性粘彈性特質(zhì)并且隨炭黑用量的增加越來越明顯。炭黑含量高的TPV材料的儲能模量(G')隨應(yīng)變的增大快速下降;在較小應(yīng)變下,不同炭黑含量的tanδ的排列順序為tanδ(10phr)＜tanδ(Ophr)＜tanδ(30phr)＜tanδ(50vhr)。N220體系的G'、損耗模量(G")均大于N550,而N550體系的

6、tanδ大于N220體系。為了更好地說明炭黑對體系性能的影響,研究還采用了硫化儀和炭黑分散儀進行實驗。
　　 研究軟化劑對體系性能的影響,結(jié)果顯示,石蠟油和環(huán)烷油均能提高體系硫化程度。硫化程度隨石蠟油用量的增加,先增加后降低,在20phr時,大幅下降。流變實驗發(fā)現(xiàn),EPDM/POE動態(tài)硫化熱塑性硫化膠是一種切敏性材料,受溫度變化影響不大。在剪切速率達到一定值后,石蠟油可以提高材料的加工流動性。老化實驗表明,動態(tài)硫化可以提高彈性體