热塑性弹性体是一组特殊的高性能材料,它可以像热塑性塑料一样熔融加工,但在室温下可以呈现橡胶的韧性和弹性,并且可以重复成型加工的一类新型多功能材料,热塑性弹性体由于其优异的性能及可重复加工性,因此,得到广泛的应用。利用动态硫化制备热塑性弹性体是一种简单、经济的方法。对动态硫化热塑性弹性体的研究绝大部分集中在通用塑料/橡胶共混物上,但这些热塑性材料很难满足在严苛环境中的使用要求,因此,具有特殊优异性能的塑料和橡胶的共混逐渐引起了人们的关注。本文选用可以利用常规熔融共混加工的特种塑料聚偏氟乙烯(PVDF)为塑料相、具有优异耐低温性和粘附性的乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(PTW)为橡胶相,采用动态硫化制备热塑性动态硫化弹性体。论文的主要内容包括以下三部分:(1)PVDF/PTW共混物分子间相互作用及相容性研究采用熔融共混法制备了PVDF/PTW共混物,通过X-射线衍射(XRD)、全反射傅里叶红外(ATR-FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、热失重(TGA)、动态热力学分析(DMA)、偏光显微镜(POM)研究了共混物的结晶行为、热稳定性、动态机械性能以及形貌特征,并且利用流变仪考察了两者的相容性。研究结果表明,纯PVDF的晶型以α晶型为主,PTW的加入并没有改变PVDF的晶型结构。与纯PVDF的玻璃化转变温度相比,PVDF/PTW共混物中PVDF的玻璃化转变温度向高温移动,这表明,PVDF与PTW间存在分子间相互作用。共混物中PVDF球晶粗糙度及环带间距的变大进一步说明了PVDF与PTW间存在分子间作用力。从流变分析可以看出,在均相区,不同温度下,共混体系的动态模量利用时温叠加原理,通过水平位移就可以很好地叠加在一起,无论是储能模量还是损耗模量,在低频末端均近似地符合经典低频末端标度关系;在相分离区,动态模量偏离了经典的低频末端标度关系,其中储能模量的偏离尤为明显,从而导致了时温叠加原理的“失效”,相应的Han图、vGP图也表现出不同于均相体系的特征,这些特征的响应均可以表征共混体系的相容性,表明在研究的一系列PVDF/PTW配比(100/0、90/10、70/30、50/50、30/70、10/90、0/100 w/w)中,当PVDF/PTW=90/10时,两者的相容性较好,SEM也证实了这个结论。(2)反应性增容PVDF/PTW共混物界面粘结性评估随着体系中PTW含量的增加,PVDF与PTW相容性变差,由于PVDF与PTW间的相互作用较弱,界面粘结力较小,因此,会形成两相结构。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)作为一种反应性增容剂,可以用来提高PVDF与PTW间的相容性。为了阐明PVDF与PTW界面粘附性,研究了不同的PBS用量对PVDF与PTW间的界面粘结力的影响,同时对PVDF/PTW共混物进行了形貌结构、流变行为和机械性能等的分析和测试。结果表明,在加工过程中PBS发挥了反应性增容的作用,PBS的加入使得PVDF与PTW间的界面粘附性有了明显提高。当体系中PBS的用量增加到7%时,PVDF与PTW间的界面粘结性出现了非常显著的提高。此外,这些实验现象与PBS在PVDF/PTW界面间的界面活性是相符合的,这归因于PBS与PTW熔融加工过程中在PVDF与PTW界面间原位反应生成PTW-g-PBS,同时PBS上的羰基与PVDF之间存在强的偶极矩作用,这样PBS能显著提高PVDF与PTW间分子间相互作用,从而降低两相间的界面张力。总之,理解和评估PVDF与PTW界面粘附性是制备具有优异的性能PVDF/PTW基动态硫化热塑性弹性体的关键。(3)动态硫化PVDF/PTW热塑性弹性体的制备及性能研究通过向PVDF/PTW(30/70)共混物中加入增容剂PBS,硫化剂N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH602),采用动态硫化的方法成功制备了一种新型热塑性动态硫化弹性体(TPV)。对所制得的TPV进行了形态结构、流变行为、热性能、结晶行为及机械性能的研究。流变分析表明,通过向共混物中添加硫化剂KH602,共混物在低频区末端体现出类似于固体物质的性质,共混物的复数粘度和动态模量随着硫化剂用量的增加而不断增大;微观形貌分析表明,未交联的共混物呈“海-岛”结构,随着硫化剂含量的增加,共混物的微观形貌逐渐发生变化,当体系中加入2%KH602后,出现了双连续相结构;DSC分析表明,加入硫化剂KH602后,PVDF和PTW结晶速率和结晶度均呈现下降趋势;DMA分析表明,加入少量的KH602后,共混物的玻璃化转变温度向高温移动,储能模量增加。总而言之,所制得的TPV具有优异的机械性能,即高的拉伸强度、较大的断裂伸长率以及出色的回弹性。