马来酸酐接枝乙烯-甲基丙烯酸共聚物的离子交联及其应用研究

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离子交联网络具有优良的性能而被广泛应用于无机改性或者填充高分子材料领域的研究。诸如,马来酸酐接枝乙烯-甲基丙烯酸共聚物(Fusabond 514D)和氧化锌(ZnO)通过共混产生离子交联,形成的离子交联网络是该类材料在应用的研究热点之一,但是其作为改性剂使用的报道尚未发现。本文正是基于514D/ZnO离子交联网络的优点,以其作为原料,通过熔融共混制备了514D/ZnO共混物并作为改性剂来制备EVA基交联发泡材料。以514D和ZnO为原料,通过熔融共混,制备出了共混物(514D/ZnO)。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、差示扫描测量热分析(DSC)、熔体流动速率(MFR)、动态力学热分析(DMA)、扫描电镜(SEM)对共混物性能和共混过程进行了分析。结果表明:514D/ZnO在160℃时发生离子反应,且随着反应时间的增加,离子键数量增多及其交联程度在加深,羧酸盐的红外特征峰越来越明显,最终逐渐形成了离子交联网络结构。此外,随ZnO份数的增加,共混体系的热分解温度从454.9℃上升到466.7℃,储存模量从150 M Pa上升到450 M Pa。共混物料的断裂伸长率逐渐降低,从原有300%降低到150.94%,而拉伸强度和硬度有一定的上升,拉伸强度从22 M Pa增加到39 M Pa,硬度从49 Shore D增长到59Shore D,同时共混物料的粘度上升,表现为熔融指数(MFR)从2.48 g/10min下降到0.06 g/10 min。采用硫化仪对共混物的交联动力学进行了分析,其结果表明:在514D/ZnO共混体系中,随着交联温度的提高,诱导期时间(t0)、正交联时间(t90)和最小转矩(ML)都有所下降,而最大转矩(MH)和交联速率有所提高。同一温度的交联体系中,ZnO用量增加,扭力矩增加。随着温度和ZnO的质量份数的增多,交联速率增大,正交联时间缩短,交联网络结构增强。此外,通过分析样品的动力学参数,发现514D/ZnO-phr7的相关系数(r)最大且表观活化能较小,因此514D/ZnO-phr7共混体系的交联反应容易进行。以EVA为基体材料,加入514D/ZnO-phr7作为改性剂,通过共混加工制得性能优良交联发泡材料。随着发泡材料的密度从0.10 g/cm3降低到0.091 g/cm3,硬度从53 Shore C降低到49 Shore C。发泡材料的拉伸强度大于3.5 M Pa,断裂延伸率大于330%,撕裂强度大于4.4 N/mm,回弹率大于46%,压缩永久变形小于40%,此外,通过电镜对发泡材料的微观形貌分析,发现加入改性剂的发泡材料的孔径范围为100μm-200μm。
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