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热塑性弹性体(TPE)是一种在常温下具有橡胶弹性,在高温下又能塑化成型的高分子材料。热塑性弹性体可熔融加工,且能重复利用,是近期一类受到广泛关注的环境友好高分子材料。本文首次通过选择性交联具有相似化学结构的两种乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA),制备新型耐油热塑性动态硫化胶(TPV),系统研究了该TPV的结构与性能,并对其进行无卤阻燃研究,取得了一系列创新性的研究成果。论文的主要内容包括:(1)动态硫化法制备EVA28/EVM基动态硫化胶乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(醋酸乙烯(VA)含量=50wt%)(EVM)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(醋酸乙烯(VA)含量<50wt%)(EVA)是化学结构较为相似的两种聚合物。使用扫描电镜和动态热机械分析仪测定不同VA含量的EVA和EVM的相容性,发现EVM和EVA28(VA含量=28wt%)属于热力学不相容体系,但二者具有较好的工艺相容性,满足制备热塑性动态硫化胶的基本要求。通过动态硫化法成功制备出一种基于EVM/EVA28的新型热塑性动态硫化胶(TPV)。动态硫化过程中,EVM发生了选择性交联,且EVM的交联相和热塑性的EVA相形成了双相连续结构,相区尺寸为100-500nm。这种TPV不仅表现出优异的拉伸性能(>900%的断裂伸长率),良好的回弹性(100%拉伸率时只有19%的残留形变),较高的柔性,而且具有很好的耐油性。(2)通过氢氧化铝(ATH)选择性的分散制备柔性无卤阻燃热塑性弹性体复合材料提高TPV的阻燃性能是TPV改性研究的重要内容。通过无卤阻燃剂ATH与TPV的简单熔融共混,成功制备出具有一定柔性的无卤阻燃热塑性弹性体复合材料。含有45%ATH的TPV其极限氧指数达到了30.2%,ATH的加入延长了引燃时间,降低了热释放速率。与此同时,所得TPV复合材料具有较好的拉伸性能(>300%的断裂伸长率)和弹性(100%拉伸时30%的残留形变)。研究发现:在制备的TPV复合材料中,ATH填充剂选择性地分散在极性更大的EVM中,这种选择性分散是材料在高填充下保持优异机械性能的主要原因。(3)有机蒙脱土增强EVA28/EVM基热塑性弹性体的研究为进一步提高TPV的力学性能,制备了TPV/有机蒙脱土(MMT)纳米复合材料。研究了两种动态硫化工艺制备EVA28/EVM/有机蒙脱土(MMT)复合材料的结构与性能。研究表明:一步法(将EVA28、EVM、MMT、过氧化物等各组分熔融共混一步动态硫化)制备的热塑性弹性体复合材料中橡胶相(EVM相)相区尺寸为1-2μm,蒙脱土选择性的分散在橡胶相中,但剥离程度较低;与此对应,两步法(即先将EVA28/EVM进行动态硫化制备热塑性弹性体,再将该动态硫化胶与MMT熔融共混)制备的复合材料中蒙脱土在橡胶相中高度剥离,且含有蒙脱土的橡胶相尺寸仅为几百纳米。材料性能研究表明:两步法制备所得TPV复合材料具有更高的拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率。此外,两步法制备的复合材料还具有优异的热稳定性和显著提高的阻燃性能。(4)少量纳米粘土与氢氧化镁(MH)对TPV的协同阻燃研究如前所述,TPV分别与金属氢氧化物,纳米粘土复合制备高性能的TPV。在上述研究的基础上,将少量有机改性的蒙脱土(MMT)引入TPV/MH复合体系中用于制备高性能的无卤阻燃热塑性弹性体材料。在TPV/MH体系中,MMT的引入能够提高体系的力学性能;同时,MMT的引入能够促进体系在燃烧过程中形成更加连续而致密的炭层,从而提供了一个对热、氧、可燃性挥发物的有效的屏障,因而阻燃性能也获得大幅提高。(5)少量氮磷膨胀阻燃剂和MH对TPV的协同阻燃研究新型高效阻燃体系的开发将会是一个非常有意义的课题。研究了MH和氮磷膨胀阻燃剂(NP)对TPV的协同阻燃效果,制备出阻燃性能和机械性能兼优的无卤阻燃热塑性弹性体。NP的加入促进MH阻燃剂在TPV体系中的分散,使复合材料表现出更好的力学性能。同时,少量的NP在燃烧过程中引发体系的膨胀,提供了一个可收缩的基体,因而燃烧时材料表面可收缩,形成了连续而密实的保护炭层,实现高效阻燃。