热塑性硫化胶(简称TPV)是橡塑共混物(橡胶相含量(50%-80%)通过动态硫化技术制备的新型热塑性弹性体。TPV因其独特的相态结构(高含量橡胶相为分散相、低含量塑料为连续相)而具有传统橡胶的高弹性和热塑性塑料的可重复加工性能,在汽车、电子、医疗器械方面使用广泛。结构决定性能,TPV的结构直接决定其性能,而TPV的相态结构是由动态硫化过程中的各种因素控制的,因此对动态硫化过程中的微观结构和相态演变的研究对工业化生产高性能TPV产品具有重要意义。POE(乙烯-辛烯共聚物)/PP(聚丙烯)TPV以其优异的抗老化、低成本以及力学性能被认为将来最可能替代目前商业化最成熟的EPDM/PP TPV的新产品。目前对POE/PP TPV的微观结构以及相态演变研究较少且无统一认识。本课题研究的目的是探究POE/PP TPV热塑性硫化橡胶在动态硫化过程的微观相态演变机理,并研究交联程度、交联速度、剪切速率对其动态硫化过程中的微观形态演变的影响。作为连续相的PP的结晶行为对POE/PP TPV的性能也有重要影响,因此在进一步研究了TPV中交联诱导界面成核加速结晶的机理,通过高分辨率原子力显微镜AFM首次直接观察到界面成核的动态过程,直接有力的支持了该机理。本课题希望通过研究POE/PP TPV的微观结构和相态演变以及界面结晶对其工业化生产进行指导。创新性工作及结论如下：(1)通过高分辨原子力显微镜AFM对POE/PP TPV的相态进行研究,发现之前普遍认为为微米级别的POE分散相实际上是由大量30-60nm的POE纳米颗粒团聚而成,并通过溶解实验进行了证明。POE纳米颗粒的产生是原位交联和融并的竞争结果(2)基于POE纳米颗粒的观察,提出了POE/PP TPV相态演变的新机理,认为POE纳米颗粒及其团聚体的产生是相反转发生的关键。在动态硫化初期就开始产生纳米POE颗粒,并不断发生融并和破碎,并由于交联的不均匀性同时存在POE纳米颗粒团聚体和凝聚体。随着动态硫化的进行,交联程度提高,已经被破碎成纳米颗粒的POE不能再次融并,全部形成POE纳米颗粒及其团聚体,形成由纳米颗粒团聚而成的POE微米级别颗粒分散在PP连续相中。而POE橡胶网络也随着POE纳米颗粒的团聚而逐渐减弱,加工性能变好。(3)随着动态硫化的进行,团聚体尺寸减小,PP基体层厚度增加,对裂痕扩展的抑制作用变差,拉伸强度与断裂伸长率均显著下降；而由于橡胶网络变差,TPV的弹性变差。(4)在上述相态演变机理基础上,为了进一步研究了POE/PP TPV相态演变的影响因素,通过加入不同份数的过氧化物交联剂研究交联程度对相态演变的影响,发现交联程度较低时,POE纳米颗粒粒径较大,但当交联程度达到一定程度并继续增大时,粒径无明显变化,相反转发生的时间随交联程度无明显变化。通过使用分解速率不同的过氧化物交联剂来研究交联速度对POE/PP TPV微观形态演变的影响。发现交联速度快有利于发生相反转,且POE纳米颗粒粒径随交联速度变快而增大。通过控制密炼机转子转速来研究剪切速率的影响,剪切速率越快,想反转发生的越快,在剪切速率较小时,POE粒径较大,当剪切速率增加到一定程度,POE粒径不再继续减小而无显著变化。(5)通过设计新的实验方法在加热条件下对POE/PP TPV薄膜样品进行了AFM原位扫描,观察到PP晶核首先出现在橡塑界面上,证明了之前提出的TPV中界面诱导加速结晶的机理。这是首次以直接观察的方法证明了该机理。