论文部分内容阅读
本研究通过动态硫化制备了丁苯橡胶(SBR)/高抗冲聚苯乙烯(HIPS)共混型热塑性硫化胶(TPV),系统研究了组分及制备工艺对TPV微观结构、机械力学性能的影响,并对TPV的流变行为、动态黏弹行为、应力松弛行为、返炼及热老化等性能进行了深入研究,研究结果如下:(1)通过改变原料组成、配比及加工工艺等,制备一系列TPV,对其力学性能及微观相态进行研究。在保持热塑性硫化胶一定的弹性、强度及硬度较低的前提下,选择SBR/HIPS TPV的共混比在70/30~60/40之间为宜。(2)研究了EVA、芳烃油等对TPV树脂相的增塑效果,着重研究了对动态硫化胶的弹性、永久形变、硬度及力学性能的影响。研究发现,基体中EVA的加入可以显著改善动态硫化过程的操作性;对于将芳烃油充填到树脂相的SBR/EVA/HIPS型TPV,其硬度降幅相对较大,且扯断永久形变有所减小;由于链段运动能力增强,导致应力衰减的速度明显加快。(3)TPV体系橡胶相中炭黑增强体的提高,使得TPV体系的力学性能明显增强。随着炭黑用量的增加,应力衰减速率减慢。在频率扫描中,随着炭黑用量的增加,其储能模量下降,损耗因子明显增大;在应变扫描中,较未填充炭黑的TPV相比,随着应变幅度的增加,填充炭黑的TPV体系的储能模量和损耗模量发生下降,但损耗因子变化不明显。所有的体系均观察到明显Panye效应。(4)SBS对SBR/EVA/HIPS TPV有良好的增容效果。增容后的TPV的拉伸强度在SBS含量为6phr的时候达到最大值,且断裂伸长率以及撕裂强度随着SBS含量的增加而显著提高。RPA的测试表明,扫描频率增加时,储能模量上升,但TPV中SBS含量的增加导致储能模量的降低;增容后的TPV的损耗因子tanδ随频率的增加而降低。(5)SBR/HIPS、SBR/EVA/HIPS、SBR/EVA/芳烃油/HIPS三个体系的熔体流变行为的测试表明,其熔体的表观黏度均随着剪切速率的提高而发生显著下降,表明上述TPV的熔体均为典型的假塑性流体。在较低剪切速率下,TPV的表观黏度远远高于纯HIPS树脂,且随着HIPS树脂含量的提高而发生下降,在较高剪切速率下,TPV的黏度与HIPS的则趋于一致,显示了高剪切速率下的良好的加工成型性;在树脂相中充填芳烃油,可显著改善TPV熔体的流动性。(6)SBR/EVA/HIPS、SBR/EVA/芳烃油/HIPS、SBR/CB/EVA/HIPS体系的动态黏弹行为的测试表明,随着扫描频率的增加,链段运动跟不上外力变化,表现为TPV刚性增强,储能模量上升而损耗模量下降,损耗因子呈下降趋势;随着EVA和芳烃油的加入,分子间运动能力增强,大分子运动过程中的内摩擦力变小,储能模量发生下降,而损耗因子变化不显著;在温度扫描中,出现损耗峰其位置在TPV树脂相的玻璃化转变温度(Tg)附近,芳烃油的存在增强分子链段运动,并导致Tg的略微降低。(7)SBR/EVA/HIPS、SBR/EVA/芳烃油/HIPS、SBR/CB/EVA/HIPS体系的应力松弛行为的研究表明,对于本研究中的TPV,其应力松弛由树脂相决定,交联的SBR橡胶粒子为分散相,本身对TPV的应力松弛影响较小。EVA和芳烃油的加入使树脂相大分子间的内摩擦力变小,链段运动能力显著增强,在应力松弛曲线中表现为应力衰减速度的加快和应力的减小。(8)对SBR/EVA/HIPS TPV体系的返炼及热老化的力学性能和微观结构进行了初步研究。结果表明,本研究范围,返炼对动态硫化体系的性能影响不大,表明其具有良好的重复加工型;在热老化条件下,橡胶和塑料都会发生一定程度的老化,并导致老化TPV的拉伸强度增大及伸长率的降低。