成核剂对EPDM/PP动态硫化胶的制备与性能影响研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 1次 | 上传用户:christain008
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热塑性硫化胶(TPV)是采用动态硫化技术制备的高性能特殊类橡塑共混物,在高加工温度和强剪切力下,橡胶被破碎交联为颗粒状均匀地分布在塑料基体中,这种特殊的结构赋予其优异的性能。TPV的原材料廉价易得,加工边角料可回收利用,被认为是一种“绿色”材料。三元乙丙橡胶(EPDM)/聚丙烯(PP)TPV是第一个实现工业化生产的TPV,广泛应用于汽车、家电等领域。EPDM/PP TPV的性能受很多因素影响,为提高材料的性能,目前的研究主要集中在相容性改善、形成机理以及微观结构等方面。PP常被用做TPV中的连续相,其对TPV的性能影响不容忽视。作为一种多晶聚合物,PP常被用成核剂来改善其性能,目前将成核剂应用于EPDM/PP TPV中的研究较少。而研究成核剂改性EPDM/PP TPV的结晶行为,对工业生产中制备高性能的TPV有非常重要的意义。本文将制备的聚丙烯(PP)成核剂母粒与三元乙丙橡胶(EPDM)、纯PP等相关助剂共混,制备了α、β成核剂改性EPDM/PP TPV。研究了两种成核剂含量对EPDM/PP TPV的力学性能,微观形态和结晶行为的影响。讨论两种成核剂配比对体系中PP晶核生长的影响以及成核剂改性EPDM/PP TPV对PP的增韧效果。结果表明:β成核剂对EPDM/PP TPV的“海-岛”结构影响不大。当β成核剂含量增加时,TPV的拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率以及100%定伸应力均先增加后减小。β成核剂可诱导EPDM/PP TPV中的α-PP向β-PP转变,当β成核剂含量为0.5%时,体系中β晶的相对含量最高可达到84.74%。同时,β成核剂可提高体系中PP相的结晶温度,与纯EPDM/PP TPV相比可提高10.51℃。由等温结晶数据可知,当β成核剂含量大于0.3%时,结晶速率明显加快,PP晶型生长行为发生明显变化。通过改变α成核剂母粒添加量,研究了α成核剂含量对TPV的力学性能、结晶行为、凝胶含量以及形态的影响。结果表明:随着α成核剂用量的增加,EPDM/PP TPV拉伸强度逐渐增大,最高可提升47.16%,断裂伸长率出现最小值。α成核剂不能改变体系中聚丙烯的晶型,但可提高结晶温度,当α成核剂为0.5%时,结晶温度提高10.86℃。根据Avrami等温结晶参数,α成核剂加速PP相结晶,缩短结晶时间,对PP晶核的成长方式有所影响。在确定α,β成核剂总添加量为0.4%的基础上,通过改变α,β成核剂复配比例,研究了复配体系中两种成核剂对EPDM/PP TPV中PP结晶行为的诱导能力。结果表明,当β成核剂用量增加时,TPV拉伸强度先增后减,断裂伸长率逐渐增大。复配体系中α成核剂占比25%时,两种成核剂对PP晶核的生长竞争作用最强,此时两种成核剂的△TCp(成核剂单独添加时EPDM/PP TPV的DSC结晶温度与纯EPDM/PP TPV结晶温度之差)差值的绝对值最小。最后,将制备好的改性TPV与纯PP共混,研究了不同弹性体对PP的力学性能影响。结果显示,βTPV4改善纯PP的冲击性能最好,断裂伸长率最大,与纯PP相比,在23℃和0℃时,材料的冲击强度分别提升32.32 KJ·m-2,5.94 KJ·m-2,增幅达320%,900%,断裂伸长率提高179%,增幅近三倍。同时,增韧PP的弯曲强度和弹性模量也发生变化。
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