POE-PP熱塑性硫化膠的相態(tài)結構、形成機理與性能關系及其界面結晶.pdf

1、熱塑性硫化膠（簡稱TPV）是橡塑共混物(橡膠相含量(50％-80％)通過動態(tài)硫化技術制備的新型熱塑性彈性體。TPV因其獨特的相態(tài)結構（高含量橡膠相為分散相、低含量塑料為連續(xù)相）而具有傳統(tǒng)橡膠的高彈性和熱塑性塑料的可重復加工性能，在汽車、電子、醫(yī)療器械方面使用廣泛。結構決定性能，TPV的結構直接決定其性能，而TPV的相態(tài)結構是由動態(tài)硫化過程中的各種因素控制的，因此對動態(tài)硫化過程中的微觀結構和相態(tài)演變的研究對工業(yè)化生產(chǎn)高性能TPV產(chǎn)品具有重

2、要意義。
　　POE（乙烯-辛烯共聚物）/PP（聚丙烯）TPV以其優(yōu)異的抗老化、低成本以及力學性能被認為將來最可能替代目前商業(yè)化最成熟的EPDM/PP TPV的新產(chǎn)品。目前對POE/PP TPV的微觀結構以及相態(tài)演變研究較少且無統(tǒng)一認識。本課題研究的目的是探究POE/PPTPV熱塑性硫化橡膠在動態(tài)硫化過程的微觀相態(tài)演變機理，并研究交聯(lián)程度、交聯(lián)速度、剪切速率對其動態(tài)硫化過程中的微觀形態(tài)演變的影響。作為連續(xù)相的PP的結晶行為對POE

3、/PPTPV的性能也有重要影響，因此在進一步研究了TPV中交聯(lián)誘導界面成核加速結晶的機理，通過高分辨率原子力顯微鏡AFM首次直接觀察到界面成核的動態(tài)過程，直接有力的支持了該機理。本課題希望通過研究POE/PP TPV的微觀結構和相態(tài)演變以及界面結晶對其工業(yè)化生產(chǎn)進行指導。創(chuàng)新性工作及結論如下:
　　(1)通過高分辨原子力顯微鏡AFM對POE/PP TPV的相態(tài)進行研究，發(fā)現(xiàn)之前普遍認為為微米級別的POE分散相實際上是由大量30-6

4、0nm的POE納米顆粒團聚而成，并通過溶解實驗進行了證明。POE納米顆粒的產(chǎn)生是原位交聯(lián)和融并的競爭結果
　　(2)基于POE納米顆粒的觀察，提出了POE/PP TPV相態(tài)演變的新機理，認為POE納米顆粒及其團聚體的產(chǎn)生是相反轉發(fā)生的關鍵。在動態(tài)硫化初期就開始產(chǎn)生納米POE顆粒，并不斷發(fā)生融并和破碎，并由于交聯(lián)的不均勻性同時存在POE納米顆粒團聚體和凝聚體。隨著動態(tài)硫化的進行，交聯(lián)程度提高，已經(jīng)被破碎成納米顆粒的POE不能再次融并

5、，全部形成POE納米顆粒及其團聚體，形成由納米顆粒團聚而成的POE微米級別顆粒分散在PP連續(xù)相中。而POE橡膠網(wǎng)絡也隨著POE納米顆粒的團聚而逐漸減弱，加工性能變好。
　　(3)隨著動態(tài)硫化的進行，團聚體尺寸減小，PP基體層厚度增加，對裂痕擴展的抑制作用變差，拉伸強度與斷裂伸長率均顯著下降;而由于橡膠網(wǎng)絡變差，TPV的彈性變差。
　　(4)在上述相態(tài)演變機理基礎上，為了進一步研究了POE/PPTPV相態(tài)演變的影響因素，通過加

6、入不同份數(shù)的過氧化物交聯(lián)劑研究交聯(lián)程度對相態(tài)演變的影響，發(fā)現(xiàn)交聯(lián)程度較低時，POE納米顆粒粒徑較大，但當交聯(lián)程度達到一定程度并繼續(xù)增大時，粒徑無明顯變化，相反轉發(fā)生的時間隨交聯(lián)程度無明顯變化。通過使用分解速率不同的過氧化物交聯(lián)劑來研究交聯(lián)速度對POE/PP TPV微觀形態(tài)演變的影響。發(fā)現(xiàn)交聯(lián)速度快有利于發(fā)生相反轉，且POE納米顆粒粒徑隨交聯(lián)速度變快而增大。通過控制密煉機轉子轉速來研究剪切速率的影響，剪切速率越快，想反轉發(fā)生的越快，在剪切