EPDM-POE動(dòng)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(dòng)態(tài)硫化技術(shù)在Haake轉(zhuǎn)矩流變儀上制備了EPDM/POE動(dòng)態(tài)硫化熱塑性硫化膠(TPV)。與EPDM/PP動(dòng)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(guò)掃描電子顯微鏡、毛細(xì)管流變儀、橡膠加工分析儀、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀等先進(jìn)儀器研究了加工工藝、硫化體系、填充補(bǔ)強(qiáng)體系和軟化體系對(duì)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(dòng)態(tài)機(jī)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(duì)性能的影響機(jī)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(shí)間和加工方式對(duì)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(zhǎng)共混時(shí)間不利于材料性能的改善,動(dòng)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(dá)最大轉(zhuǎn)矩后1min出料。
　　 通過(guò)考察硫黃硫化體系、過(guò)氧化物硫化體系和酚醛樹脂硫化體系對(duì)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(shí),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(shí),體系性能較佳。硫黃用量為0.5份時(shí)拉伸強(qiáng)度可達(dá)11.0MPa。體系的硫化程度可以通過(guò)Haake轉(zhuǎn)矩流變儀曲線直接計(jì)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(shí),EPDM顆粒傾向于以橢圓形存在,當(dāng)硫黃用量達(dá)1.0份時(shí),EPDM顆粒的數(shù)量明顯增多且大多里球形。熱分析實(shí)驗(yàn)表明:動(dòng)態(tài)硫化使體系的Tg和Tm增加。
　　 研究填充補(bǔ)強(qiáng)體系對(duì)EPDM/POE TPVs材料的影響發(fā)現(xiàn):碳酸鈣對(duì)體系的硫化有延遲作用,炭黑則能促進(jìn)硫化的進(jìn)行。與輕質(zhì)碳酸鈣相比,納米碳酸鈣對(duì)TPV復(fù)合材料具有較好的補(bǔ)強(qiáng)效果。與炭黑N550相比,N

5、220對(duì)體系性能的影響程度更大一些?？傊?當(dāng)炭黑用量為20份時(shí),體系的綜合性能較好。RPA實(shí)驗(yàn)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(lái)越明顯。炭黑含量高的TPV材料的儲(chǔ)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?yàn)閠anδ(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(shuō)明炭黑對(duì)體系性能的影響,研究還采用了硫化儀和炭黑分散儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
　　 研究軟化劑對(duì)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(shí),大幅下降。流變實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),EPDM/POE動(dòng)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(dá)到一定值后,石蠟油可以提高材料的加工流動(dòng)性。老化實(shí)驗(yàn)表明,動(dòng)態(tài)硫化可以提高彈性體