三元乙丙橡胶/硅橡胶共混胶相界面的构建及其性能研究

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硅橡胶(SR)具有优良的耐高低温性能以及良好的电绝缘性,同时SR产业对石油的依存度小,近年来发展迅速,应用越来越广泛,但SR成本较高、机械强度低,限制了其在其它领域中的广泛应用。三元乙丙橡胶(EPDM)具有机械强度高、耐老化性能好以及成本低等优点,但是其耐高温性欠佳。将EPDM与SR并用,既可降低成本,同时又可使并用材料的加工性能、耐高低温性能得到改善。但EPDM与SR的相容性较差,共混后会出现相分离、共混组分分散不均匀等现象,若要制备性能良好的EPDM/SR共混胶须加入相容剂,不同界面层结构对材料的力学性能、阻尼减振性能以及耐老化性会有不同的影响。本文以EPDM/SR共混胶为基体,并在共混体系中加入相容剂,研究界面层结构以及界面作用对于材料性能的影响。当只在EPDM相中加入EPDM-g-MAH时,马来酸酐基团可能会与SR相中白炭黑表面的硅羟基反应,增加共混胶界面相互作用。但EPDM-g-MAH的加入降低了共混胶的交联密度,并因此增大了体系的应力松弛和蠕变行为。此外,EPDM-g-MAH的加入增大了体系EPDM的占比,使得共混胶的热稳定性降低。而只在SR相中加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)时,KH550中硅氧烷水解产生的硅醇与SR相中白炭黑表面的硅羟基反应,使得白炭黑在SR相中的分散性更好,在增加物理交联点的同时增大了体系的交联密度,共混胶的应力松弛及蠕变程度因此减小,同时KH550的存在使得共混胶体系的热稳定性增强。当分别在EPDM相与SR相中加入EPDM-g-MAH与KH550时。各相容剂不仅在单相中发挥作用,并由于马来酸酐基团与氨基的高反应性,会在相界面间生成酰胺键,增加了共混胶的界面交联,共混胶体系的交联密度进一步增大,应力松弛与蠕变程度随之减弱。增强EPDM/SR共混胶相间作用力能够改善材料的弹性,同时相间作用力的增强使得共混胶体系的模量也相应增大。然而约束阻尼结构的减振作用在材料外形尺寸均一致的条件下,仅受材料刚度的影响。在一定的范围内材料刚度增大,相应的固有频率升高,剪切变形能力也增强,减振效果增强。不同界面结构的共混胶在经老化后,其性能变化不一。没有添加任何相容成分的共混胶体系随老化温度的升高及老化时间的延长,其性能逐渐降低;仅EPDM单相中添加EPDM-g-MAH的体系的力学性能随老化时间的延长呈现先降低后升高的趋势,同时随老化温度的升高性能逐渐降低;KH550的加入对体系界面作用没有贡献,但却使SR相中白炭黑分散性更好,因而体系力学性能随老化时间的延长变化不大,仅随老化温度的升高而略有降低;两相中同时加入相容组分的体系的力学性能随老化温度的变化与仅加入EPDM-g-MAH的体系表现出类似的趋势,但又因KH550的存在,其老化后性能较之体系提升较大;界面交联层的存在提高了材料的老化稳定性,没有界面作用的共混胶体系的老化活化能较低,而有良好界面作用的共混胶体系的老化活化能较高。
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