动态硫化EPDM_高聚合度PVC热塑性弹性体力学性能的研究
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EPDMPOE动态硫化共混型热塑性硫化胶的制备与
性能研究的开题报告
1. 研究背景和意义
热塑性硫化胶是一种新型的弹性材料,具有良好的化学稳定性、热
稳定性和耐磨性能,被广泛应用于汽车、电子、医疗器械等领域。
EPDMPOE动态硫化共混型热塑性硫化胶具有复杂的结构和特性,其研究不仅可以探索其结构特点和加工性能,还能为其应用提供理论基础和指导。
2. 研究内容和目标
本课题将以EPDMPOE为主体材料,采用动态硫化共混技术制备热
塑性硫化胶。
研究内容包括制备条件的优化、材料结构和特性的表征、
加工工艺的优化等。
研究目标是获得性能优良的EPDMPOE动态硫化共混型热塑性硫化胶,并探索其在汽车、电子、医疗器械等领域的应用。
3. 研究方法和步骤
(1) 材料制备:选取不同种类和比例的EPDM和POE作为主体材料,加入动态硫化剂和稳定剂,采用混炼、挤出等工艺制备热塑性硫化胶。
(2) 材料表征:利用拉伸、撕裂、硬度等试验方法对材料的力学性能进行测试,利用FTIR、DSC、TEM等表征手段对材料的结构和形貌进行
分析。
(3) 加工工艺优化:综合考虑材料特性和加工条件,优化挤出工艺参数,获得性能更好的热塑性硫化胶。
4. 预期结果和意义
预计可以获得性能优良的EPDMPOE动态硫化共混型热塑性硫化胶,并探索其在汽车、电子、医疗器械等领域的应用。
同时,也可以深入研
究其结构特点和加工性能,为其工业化应用提供理论支持和技术指导。
文章编号:1005-3360(2005)02-0004-03EPDM/PP 热塑性弹性体的制备及性能研究邵毅1,胡宗炜2,赖逸云3(1.大连康达新复合材料有限公司,辽宁大连116011;2.大连科盟新材料有限公司,辽宁大连116011;3.大连理工大学,辽宁大连116011)摘要:采用过氧化物硫化体系,研究了助硫化剂种类、软化剂用量及不同单螺杆挤出机制备工艺与EPDM/PP (TPV )性能的关系。
结果显示:助硫化剂TMPTA 对EPDM/PP (TPV )的过氧化物硫化有促进作用;软化剂最佳用量为30份。
关键词:热塑性弹性体;EPDM/PP ;动态硫化中图分类号:TQ334.2文献标识码:A基金项目:国家863计划项目(2002AA333120)作者简介:邵毅(1952~),男,高分子材料专业,硕士,高级工程师,国家863计划“复合型聚烯烃热塑性硫化橡胶”课题组组长。
收稿日期:2004-12-30三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体(EPDM/PP (TPV ))综合了EPDM 和PP 的优点,即优异的耐臭氧老化性,电绝缘性以及良好的加工性能,是目前TPV 中开发最成功的一种,而且在原料、性能及产品价格方面都具有竞争优势。
国外已有许多成熟的商品品牌,如AES 公司制造的Santoprene ,NOVALOR 公司制造的Sarlink 等[1,2]。
我们结合生产与市场的需要,对EPDM/PP (TPV )的配方及共混工艺进行了大量研究工作。
本文探讨了过氧化物硫化体系中助硫化剂的作用,软化剂用量及不同单螺杆挤出机制备工艺对EPDM/PP (TPV )性能的影响。
1实验部分1.1主要原材料EPDM ,门尼粘度(ML 1+4,125℃)65,第三单体为乙叉降冰片烯。
PP ,本体粉末。
石蜡油,过氧化物硫化剂,硫磺,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA )均为市售工业品。
1.2基本配方EPDM100PP 42.9石蜡油变量过氧化物硫化剂3助硫化剂0.3其他助剂适量1.3试样制备采用单螺杆挤出机对EPDM/PP 进行动态硫化:拉伸试样采用注射成型机在180℃左右注射成型;压缩永久变形试样采用平板硫化机在180℃左右模压成片,再制成φ10mm ×10mm 的圆柱体备用。
EPDM/PP/HDPE动态硫化热塑性弹性体的研究的开题报告1. 题目:EPDM/PP/HDPE动态硫化热塑性弹性体的研究2. 研究背景和意义热塑性弹性体(TPE)是一种新型的弹性材料,具有传统弹性体的弹性、柔软性和可加工成型性,同时又具有热塑性塑料的可熔融加工性能。
因此,TPE在汽车、电子、医疗、建筑、鞋材等领域得到广泛应用。
其中,动态硫化TPE(TPV)作为TPE的一种主要类型,其制备过程是将橡胶颗粒与塑料树脂中的一种交联分子进行反应,形成一种分散交联结构,具有优异的耐热性表现。
考虑到TPV的优异性能及产业应用价值,本研究拟以EPDM、PP和HDPE为原材料,采用动态硫化法制备新型TPV,评价其力学、热学和表征等性能表现,并探索其应用领域。
3. 研究目标(1)制备不同配比的EPDM/PP/HDPE TPE,并优化反应条件,确定最佳制备工艺;(2)系统研究TPE的热力学性能,加入适量的增塑剂和倍半甲基二苯酸酐,探讨其对TPE热稳定性的影响;(3)进行力学性能测试,并对其应力-应变曲线、硬度、弹性模量等参数进行分析;(4)进行表征测试,如DMA、FTIR、SEM等,对其微观结构进行分析;(5)探索其在具体应用领域中的可替代和改进,如汽车密封条、固定件、医疗材料等领域。
4. 研究方法和方案(1)实验设计:单因素实验、正交设计法等;(2)材料制备:采用机械混炼和动态硫化制备TPE;(3)热稳定性测试:采用热重分析法测量样品热稳定性;(4)力学性能测试:采用万能材料试验机测定样品的力学性能;(5)表征测试:采用不同仪器对样品进行表征,如DMA、FTIR、SEM等。
5. 预期成果(1)制备工艺:成功制备新型动态硫化TPE,确定最佳制备工艺;(2)性能表现:对TPE的热力学性能、力学性能和表征进行系统研究,探讨增塑剂和倍半甲基二苯酸酐的影响;(3)应用探索:探索TPE在汽车、电子、医疗、建筑、鞋材等领域中的应用潜力。
第39卷第2期2010年4月当代化工Contemporary Chemical Industry Vo1.39,No.2April ,2010动态硫化EPDM/高聚合度PVC 热塑性弹性体力学性能的研究**收稿日期:2010-02-26作者简介:王福成(1969-),男,高级工程师,北京交通大学在读工程硕士,研究方向为内燃机车,沈阳铁路局吉林机务段副段长。
E-mail :jsm_cn@ 。
塑料相和橡胶相在熔融共混过程中,将橡胶进行硫化,得到的粒状硫化橡胶相以微区相态稳定地存在于塑料相中,这种方法制得的材料称为动态硫化型热塑性弹性体(TPE )[1]。
鉴于动态硫化型橡塑共混TPE 优异的综合性能和广泛应用,采用动态硫化方法制备TPE 已成为国内外高分子领域的研究热点[2-4]。
由于高聚合度聚氯乙烯(HPVC )具有漂亮外观以及耐油、耐磨、耐腐蚀等优异性能,但其存在的韧性差、耐热性差等缺点限制了其进一步的应用。
三元乙丙橡胶具有传统橡胶的柔软性、良好的耐候性、优良的机械性能如抗疲劳、撕裂及耐酸碱等优点,所以制备EPDM/HPVC 热塑性弹性体能实现两者性能上的互补。
由于非极性EPDM 与极性PVC 相容性不好,极大的限制了PVC/EPDM 共混物的性能,为此国内外一些学者对其相容性做了很多的研究。
1实验部分1.1试样制备基本配方:HPVC/EPDM 70/30,CPE 9,稳定剂3,DOP 35,促进剂DM 0.4,促进剂TMTD 1.0,硬脂酸1,氧化锌3。
动态硫化试样制备过程:将HPVC 与计量好的稳定剂、增塑剂等用高速万能粉碎机混合均匀,作为HPVC 树脂相。
设定转矩流变仪的温度为170℃,转速为80r/min 。
先加入HPVC 相熔融后,再加入EPDM 和促进剂,共混4min 后加入硫化剂,继续混合6min 后出料待用,然后把共混物放入2mm 厚的模具中,在平板硫化机上热压5min ,温度为175℃,压力为15MPa ,冷压成片测试性能。
材料・配合收稿日期:1999-11-30作者简介 丁雪佳,男,31岁,讲师,1994年毕业于北京化工大学材料工程学院,主要从事高分子材料共混改性的教学与研究工作。
动态硫化NBR/PVC 共混物性能的研究丁雪佳 申长雨 张 卓 陈静波(郑州工业大学橡塑模具国家工程研究中心 450002)朱玉俊(北京化工大学橡塑工程教研室 100029)摘 要 介绍了以丁腈橡胶为主体材料,采用动态硫化法制备共混热塑性弹性体的方法,考查了橡塑比、动态硫化温度、填料用量等因素对热塑性弹性体力学性能的影响,研究了加入不同量白炭黑所得T PV 的微观相态结构。
关键词 丁腈橡胶 聚氯乙烯 动态硫化热塑性弹性体 热塑性弹性体问世已有20多年的历史,目前,工业化生产的热塑性弹性体主要有5大类:苯乙烯类、烯烃类、酯类、聚氨酯类和聚酰胺类、其中只有烯烃是属于共混型的。
热塑性弹性体是常温下显示橡胶弹性,高温下又能塑化成型的一类新型高分子弹性体材料,它既有橡胶的优异性能,又有塑料材料所具备的一系列技术经济优势,是当代合成橡胶领域发展最快的一类产品[1,2]。
其中共混型热塑性弹性体是采用两种或多种不同聚合物,经适当配合和机械加工而制得,其制造方法简便易行、原料丰富易得,所以发展前景尤为广阔,发展速度也较快。
本文研究了NBR/PVC 于开炼机上动态硫化制备热塑性弹性体的行为和机理,实验结果表明,NBR/PVC 热塑性弹性体具有良好的力学性能,是一种很有应用价值,很有开发前途的新型热塑性弹性体材料。
1 实验部分1.1 原材料NBR -26,兰化公司;PVC (SG -4),北京化工二厂;DOP ,北京化学试剂厂。
1.2 基本配方NBR 100;硬脂酸2;硫化剂8;白炭黑变量;橡塑比变量。
1.3 TPV 的制备本实验采用SK -160B 160×320双辊筒炼塑机制备共混物。
将PVC 、增塑剂和助剂在高速混合器中预混,然后150℃在炼塑机上塑化,塑化完成后加入混炼的NBR 母胶,共混一定时间后出片。
动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体的研究进展汤 琦,孙 豪,宗成中(青岛科技大学高分子科学与工程学院,山东青岛 266042)摘要:介绍动态硫化三元乙丙橡胶(EPDM)/聚丙烯(PP)热塑性弹性体(TPV)的发展历程、配合体系、动态硫化工艺、应用领域和发展前景。
相较于传统橡胶,动态硫化TPV作为新一代橡胶产品的典型代表,无论在生产工艺还是性能上均具有较大优势,且TPV对环境的影响较小,符合绿色环保理念。
未来EPDM/ PP TPV的研究方向将主要集中在环保、低挥发性有机物、高性能化和多功能化等方面。
关键词:三元乙丙橡胶;聚丙烯;动态硫化;热塑性弹性体;配合体系;工艺;研究进展中图分类号:TQ334 文章编号:2095-5448(2021)01-0005-06文献标志码:A DOI:10.12137/j.issn.2095-5448.2021.01.0005动态硫化热塑性弹性体(TPV)是一类特殊的TPV,是橡胶和树脂在熔融共混时,橡胶相被硫化破碎为岛相分散在连续相(树脂)中而形成的[1]。
三元乙丙橡胶(EPDM)/聚丙烯(PP)TPV是开发最早、技术比较成熟的一种TPV。
EPDM具有合成工艺简单、耐候性能和耐臭氧性能好等特点,但其硫化胶不易回收利用;PP是一种通用型塑料,具有加工性能、耐腐蚀性能、耐热性能和耐磨性能好等优点,但弹性较差。
通过动态硫化制得的EPDM/PP TPV不仅可以弥补EPDM的不足,同时在原料、性能以及产品价格方面具有竞争优势[2-3]。
本工作根据近年来国内外对EPDM/PP TPV的研究情况,详细介绍其发展历程、配合体系、动态硫化工艺、应用领域以及发展前景。
1 发展历程从简单机械共混到动态部分硫化共混,又从动态部分硫化共混到动态完全硫化共混,EPDM/ PP TPV的发展经历了几代研究者的研究,其发展历程如下。
第1阶段:简单机械共混。
通过物理共混的方法将橡胶和塑料在一定的设备中进行简单混合,得到的共混物的弹性、物理性能以及耐介质性能较差,橡胶相未发生交联反应[4]。
377TPV是由高含量的交联橡胶作为连续相,热塑性塑料作为分散相,通过动态硫化方法制备,这是一种特殊的聚合物反应性共混技术。
TPV近些年已经吸引了大量的关注,并在汽车、建筑、电子等行业里广泛应用。
近年来,TPV由于环保和节约资源的需求,成为替代不可回收的石油基的热固型橡胶的增长最快的弹性体。
传统的橡胶制品因为化学交联的原因具有较高的弹性和力学性能,在日常生活中使用广泛,例如轮胎、汽车密封和悬挂系统、工业垫圈垫片等。
但也正由于橡胶的化学交联特点,使其难以回收使用,产生了大量的橡胶废弃物。
热塑性动态硫化弹性体(TPV)是一种特殊的热塑性弹性体材料,是由橡胶和热塑性树脂共混的同时,在高剪切力和温度的作用下,橡胶被就地硫化而形成的,含量少的热塑性塑料为连续相,硫化的橡胶粒子作为分散相分散在热塑性基体树脂中。
其具有突出的优点,在室温时具有热固性硫化橡胶的弹性,高温时又可以像热塑性塑料一样加工,且可以回收使用,因此可以代替传统的橡胶用于工业领域。
这种采用动态硫化技术制备的热塑性复合材料,最早是由Gessler在其专利中披露,随后Fischer 采用Gessler的工艺制备出了部分交联的EPDM/聚烯烃动态硫化胶。
1980年,全硫化的EPDM/PP动态硫化胶(TPV)首次由美国孟山都公司的Coran A Y博士制备出来并实现了工业化,TPV中的塑料和橡胶的比例可以在一定范围内调整,因此赋予了这种材料性能上的可调控性。
我国对于TPV的研究起步较晚,1984年北京化工学院的朱玉俊开始对动态硫化EPDM/PP进行研究,1985年长春应化所的殷敬华申请了第一件动态硫化EPDM/PP的专利。
经过多年的研究发展,我国已经实现动态硫化EPDM/PP TPV的工业化生产,主要用于汽车工业(管、密封条、护套等)。
但是,我国对特种TPV的相关研究不足,还未见有工业化的特种TPV产品面世。
1 TPV的分类自1962年Gessler提出动态硫化的概念并申请专利后,七十年代后期Coran和Patel在此基础上进一步发展,用11种不同类型的橡胶 (EVA, NBR, EPDM, CPE等) 和9种不同的塑料 (PS, SAN, PA6, PA66)等,研发制备了75种不同应用范围的TPV,活跃了TPV的研究领域。
动态硫化EPDM/PP共混型热塑性弹性体的研究郭红革 潘炯玺 郭红炜 王凤敏 段予忠(青岛化工学院 266042) 摘要 研究了EPDM/PP共混比、不同牌号PP、硫化体系、混炼方式和软化剂用量对动态硫化EPDM/PP共混物性能的影响。
研究结果表明,当EPDM/PP共混比为65/35,经一步混炼法制出的共混物的拉伸强度大于8M Pa,扯断伸长率达400%,撕裂强度为40kN·m-1,屈挠寿命大于10万次,邵尔A型硬度为70~80度。
软化剂用量在30份以内为宜。
关键词 EPDM,PP,热塑性弹性体,动态硫化 热塑性弹性体(TPE)具有与硫化橡胶相似的使用性能,即硫化过程中生成交联结构。
将硫化橡胶重新加热到原来成型温度,不能使之软化或热塑性流动。
相反,TPE加热到成型温度可以再次软化,废品和边角料可以重新成型加工和多次反复利用,与传统的橡胶硫化工艺相比,TPE适用的热塑性成型工艺速度快、周期短、效率高,所需设备投资也比较少,可用真空成型、吹塑成型等传统橡胶不能使用的方法加工。
共混型TPE的发展在共混技术上经历了简单机械共混、部分动态硫化共混和完全动态硫化共混3个阶段[1]。
采用简单机械共混难以获得理想的改性效果。
共混型TPE 的发展方向是动态硫化共混,它已成为结晶型聚烯烃塑料与橡胶共混制备TPE的有效手段之一,这类产品也得到了广泛的工业应用。
EPDM应用广泛,成本低,合成工艺简单,具有良好的耐候性和耐臭氧性等性能,但加工性能较差[2]。
为此人们通过EPDM 和PP共混来进行改性。
PP是一种通用塑料, 作者简介 郭红革,女,28岁。
讲师。
1996年毕业于青岛化工学院橡胶工程学院,获硕士学位。
已发表论文5篇。
具有密度低,耐腐蚀性、耐热性和耐磨性好等优异性能,然而也存在脆性大、着色性和耐候性差等缺点。
以EPDM为主的并用胶料,既有高耐热PP与高抗冲击EPDM结合的性能,又适于注射成型,具有广泛的实用性。
收稿日期:2008-01-28;修改稿收到日期:2008-12-09。
作者简介:李静,1963年生,高工,毕业于山东师范大学,现就职于中国石化齐鲁分公司研究院,从事PVC 加工应用研究工作,发表专业论文30余篇。
E -mail:sdzb hb @ 。
HPVC/N BR 热塑性弹性体的动态交联研究李静 贾小波 刘容德 桂俊杰(中国石化齐鲁分公司研究院,山东淄博,255400)摘要:以高聚合度聚氯乙烯(H PVC)和粉末丁腈橡胶(NBR)为原料,采用动态硫化法制备了H PVC/NBR 热塑性弹性体(T PE)。
结果表明,乙酰柠檬酸三丁酯(AT BC )较邻苯二甲酸二辛酯(DOP)增塑的TPE 的高温压缩永久变形好;随着NBR 用量的增加,邵氏硬度、拉伸强度以及压缩永久变形均随之降低,断裂伸长率先增加后降低;加入过氧化二异丙苯(DCP)及助交联剂三烯丙基异氰尿酸酯(T AIC)改善了TPE 的性能,PVC/NBR 质量比70.0/30.0,DC P 0.2份、TAIC 3.0份时,T PE 的性能最佳。
关键词: 高聚合度聚氯乙烯 丁腈橡胶热塑性弹性体 动态硫化Study on Dynamic Crosslinking of HPVC/NBR TPELi Jing Jia Xiaobo Liu Rongde Gui Junjie(Research Institute o f Qilu Branch Co.,SINOPEC,Zibo ,Shandong,255400)Abstract:H PVC and NBR w ere used as mater ial.H PVC/NBR TPE are prepared by the dynamic vulcanizing.T he results indicate that at hig h tem peratur e,the compression perma -nent defor matio n of TPE plasticized by AT BC is better than by DOP.With increasing the content o f NBR,the har dness (shor e A),tensile str ength,and com pression per manent de -form ation reduce,and elong ation rate at break increases firstly and then decreases;TPE pro perties are improved by adding DCP and assist crosslinking agent T AIC.The capability of TPE is best w hen the m ass r atio of PVC to NBR is 70.0/30.0,DCP is 0.2phr,and TA IC is 3.0phr.Key words:high poly merization deg ree poly viny l chlo ride;butadiene acrylo nitrile rub -ber;thermoplastic elastomer;dy namic vulcanizatio n 采用动态硫化技术制备的高聚合度聚氯乙烯(H PVC)热塑性弹性体(T PE)具有力学性能好、压缩永久变形小、成型加工简单、制造成本低,且耐油性、耐化学性、耐候性和耐臭氧老化性能优良等特点,正逐步取代成型加工复杂的静态硫化热固性橡胶,在燃油胶管、电线电缆、汽车密封件以及日用品方面获得广泛的应用[1]。
高分子热塑性弹性体材料的制备与力学性能研究引言:高分子热塑性弹性体(TPE)是一种在温度升高时可发生可逆弹性形变的材料。
它具有优异的力学性能、可塑性和可再生性,被广泛应用于汽车、医疗设备、电子产品等领域。
本文将介绍高分子热塑性弹性体材料的制备方法以及力学性能的研究成果。
一、高分子热塑性弹性体的制备方法:1. 传统共混法:传统共混法是将高分子弹性体与热塑性聚合物机械混合,并加热使其相容。
这种方法简单、成本低,但存在相容性不佳、界面力不强等问题。
2. 动态交联法:动态交联法通过交联剂引发共混物中的弹性体发生交联,从而增加材料的强度和弹性。
这种方法制备的TPE在强度、硬度和耐热性方面具有较好的性能,但需要较长的交联时间。
3. 熔流共混法:熔流共混法是将高分子弹性体和热塑性聚合物直接共混,并通过加热和剪切作用使其分散均匀。
这种方法制备的TPE具有优异的力学性能和热稳定性,广泛应用于汽车零部件等领域。
二、高分子热塑性弹性体的力学性能研究成果:1. 拉伸性能:TPE具有优异的拉伸性能,能够在较大的变形下仍保持强度。
通过研究拉伸行为的变化,可以评估材料的强度、延展性和耐久性等性能。
2. 压缩性能:TPE在压缩载荷下能够发生大变形,并在释放压力后恢复原状。
通过压缩实验可以评估材料的回弹性、抗压缩变形能力等性能。
3. 硬度:TPE的硬度可以通过材料的弹性模量来表征。
硬度越高,材料越难变形。
研究硬度变化可以评估材料的刚性和柔软性。
4. 破裂韧性:TPE具有出色的破裂韧性,具有抗撕裂和抗冲击的能力。
研究材料的断裂特性可以评估材料的耐用性和可靠性。
结论:高分子热塑性弹性体材料通过传统共混法、动态交联法和熔流共混法等方法的制备,具有优异的力学性能和热稳定性。
在拉伸性能、压缩性能、硬度和破裂韧性等方面都表现出良好的性能。
进一步的研究可以提高材料的性能,拓宽其应用领域。
相关领域的科学家和工程师应继续努力,推动高分子热塑性弹性体材料的开发和应用。
湖北大学硕士学位论文不同硫化方式制备EPDM热塑性弹性体及其性能研究姓名:***申请学位级别:硕士专业:高分子化学与物理指导教师:***20070501湖北大学硕士学位论文性弹性体一般都为嵌段共聚物,它是由硬链段和软链段交替的高分子链组成。
在固态时(低于Tm),不同链上的硬链段聚集在一起形成硬的热塑性微区,软链段形成弹性微区。
在软微区内链的运动比在硬微区域的链的运动要快。
这样,较硬的微区(热塑性相)限制了在软微区内的链的运动,就好像硫磺交联或者炭黑粒子限制链在热固性橡胶内的运动。
当嵌段共聚物被加热到熔点以上,硬微区内链段之间的键就被破坏了,使共聚物变成了熔融的、黏性的材料,适用于塑模。
挤出或其他加工方法。
当熔融的热塑性弹性体冷却到它的熔点一下,硬链段重新聚集、凝固,呈现最终塑模的形状。
而共混型热塑性弹性体是由两种聚合物熔融共混制备的,这两种聚合物应该是可以相容的。
热塑性的相必须是连续的(可以进行热塑性加工),橡胶相通常是不连续的,这样材料的熔点实际上就是热塑性塑料的熔点,在它Tm以上,熔融和凝固转变是可逆的。
图l一1和图l一2分别表示的是典型共聚型热塑性弹性体的相态结构示意图和典型共混型热塑性弹性体相态结构示意图。
图I-I典型共聚型热塑性弹性体(sBs)的相态结构示意圈图1.2典型共混型热塑性弹性体相态结构示意图在常温下,当热塑性弹性体受外力作用时,硬段相当于硫化橡胶的交联点,可防止塑性变形;软段一般由具有橡胶弹性的组分构成,赋予热塑性弹性体以弹性。
低熔点的软段与高熔点的硬段是不相容的,从而导致微相分离,另外硬段部分的结晶也对相分离有推动作用。
也就是说,在常温时,硬段的晶区会起到物理交联作用,而同时存在的硫化橡胶颗粒会为TPE材料提供强韧性和弹性;在高温时,硬段的结晶会熔融,交联作用随即消除,此时热塑性弹性体处于流动状态,可按通常塑料加工方法进行成型加工。
目前世界上已经生产的TPE有以下几类2第三部分结果与讨论化工艺即一次硫化所制得的样品,硫化橡胶都团聚在一起,导致样品的相态呈两相连续,即硫化橡胶与PP均是呈连续相,而采用二次硫化的加工工艺,硫化橡胶可以以颗粒态均匀分散于PP的基体里,形成海一岛结构,硫化橡胶颗粒的尺寸大概为O.5微米。
第39卷第2期2010年4月当代化工Contemporary Chemical Industry Vo1.39,No.2April ,2010动态硫化EPDM/高聚合度PVC 热塑性弹性体力学性能的研究**收稿日期:2010-02-26作者简介:王福成(1969-),男,高级工程师,北京交通大学在读工程硕士,研究方向为内燃机车,沈阳铁路局吉林机务段副段长。
E-mail :jsm_cn@ 。
塑料相和橡胶相在熔融共混过程中,将橡胶进行硫化,得到的粒状硫化橡胶相以微区相态稳定地存在于塑料相中,这种方法制得的材料称为动态硫化型热塑性弹性体(TPE )[1]。
鉴于动态硫化型橡塑共混TPE 优异的综合性能和广泛应用,采用动态硫化方法制备TPE 已成为国内外高分子领域的研究热点[2-4]。
由于高聚合度聚氯乙烯(HPVC )具有漂亮外观以及耐油、耐磨、耐腐蚀等优异性能,但其存在的韧性差、耐热性差等缺点限制了其进一步的应用。
三元乙丙橡胶具有传统橡胶的柔软性、良好的耐候性、优良的机械性能如抗疲劳、撕裂及耐酸碱等优点,所以制备EPDM/HPVC 热塑性弹性体能实现两者性能上的互补。
由于非极性EPDM 与极性PVC 相容性不好,极大的限制了PVC/EPDM 共混物的性能,为此国内外一些学者对其相容性做了很多的研究。
1实验部分1.1试样制备基本配方:HPVC/EPDM 70/30,CPE 9,稳定剂3,DOP 35,促进剂DM 0.4,促进剂TMTD 1.0,硬脂酸1,氧化锌3。
动态硫化试样制备过程:将HPVC 与计量好的稳定剂、增塑剂等用高速万能粉碎机混合均匀,作为HPVC 树脂相。
设定转矩流变仪的温度为170℃,转速为80r/min 。
先加入HPVC 相熔融后,再加入EPDM 和促进剂,共混4min 后加入硫化剂,继续混合6min 后出料待用,然后把共混物放入2mm 厚的模具中,在平板硫化机上热压5min ,温度为175℃,压力为15MPa ,冷压成片测试性能。
1.2性能测试及测试标准拉伸性能:按GB/T528-92标准在电子拉力试验机上测定,拉伸速度为500mm/min ;邵尔硬度按GB531-83标准测试。
2结果与讨论2.1不同聚合度PVC 对体系性能的影响由表1可以看出,随着聚合度的增加,体系的拉伸强度、邵尔硬度逐渐增大,而断裂深长率、断裂永久变形和100%定伸变形率则逐渐降低。
表1不同聚合度PVC 对体系性能的影响Table Influence of PVC with different polymerization degreeon properties of the system随着PVC 聚合度的提高,链结构规整性和结晶度增加,这种微晶结构可以在体系中起到物理交联王福成1,白鸿博2摘要:采用动态硫化的方法制备了三元乙丙橡胶(EPDM )/高聚合度聚氯乙烯(HPVC )热塑性弹性体。
考察了PVC 聚合度、橡塑比、增塑剂添加量、硫化剂用量(质量分数)及不同促进剂配比对体系性能影响,研究了动态硫化工艺条件(硫化时间和硫化温度)对体系性能的影响。
实验结果表明:采用动态硫化方法,选用HPVC-2500、橡塑比为30/70、DOP 用量为35份、硫化用量为0.4份及合适促进体系,可以制得性能优良的EPDM/HPVC 热塑性弹性体,拉伸强度能达到15.18MPa ,断裂伸长率能达到544%。
关键词:动态硫化;三元乙丙橡胶;高聚合度聚氯乙烯;热塑性弹性体中图分类号:TE 325.3文献标识码:A文章编号:1671-0460(2010)02-0138-03(1.北京交通大学,北京100044;2.《当代化工》杂志社,辽宁沈阳110043)力学性能HPVC-2500HPVC-1700PVC-1300PVC-1000拉伸强度/M Pa 15.1814.0313.368.67断裂伸长率,%544.82582.60625.73686.64断裂永久变形,%32.5438.4546.3248.82邵尔硬度78716862图2DOP 用量不同对体系性能的影响Fig.2Influence of DOP dosage on properties of the system点的作用,从而提高体系力学性能;HPVC 由于凝胶化而形成三维空间网络形态结构的,无规分子链间的缠结点增多,因而大分子链间滑移困难,这也是体系的力学性能提高原因之一。
为了提高共混体系的拉伸强度,选用HPVC 对于EPDM/PVC 不相容共混体系力学性能提高起到重要的作用,故以下实验均采用HPVC-2500进行。
2.2不同橡塑比对体系性能的影响在基本配方不变的情况下,橡塑比例的不同对体系性能有很大的影响,如图1所示。
随着HPVC 比例的提高,体系的拉伸强度、邵尔硬度、断裂永久变形都逐渐增大,尤其拉伸强度变化明显;而断裂伸长率呈显著的减小趋势。
图1不同橡塑比对体系性能的影响Fig.1Influence of ratio of rubber to plastics on properties of the system随着HPVC 含量的增加,共混体系中连续相HPVC 分子间相互作用力大,抵抗外力破坏的能力比橡胶相要强,所以体系的拉伸强度和硬度都呈增大的趋势。
热塑性弹性体回弹性是因为共混体系被拉伸后,体系中的微观分散的橡胶相扯动连续的塑料相而回弹,塑料相HPVC 自身由于大分子链滑移困难形成的不可回复变形要远远大于橡胶相,起到约束共混体系形变的作用,所以随着HPVC 含量的增加共混体系的断裂永久变形逐渐增大而断裂伸长率逐渐变小。
但是综合考虑共混体系各项性能,以下实验按橡塑质量比为30/70进行。
2.3增塑剂DOP 用量对体系性能的影响如图2所示,随着DOP 用量的增加,体系的拉伸强度、断裂永久变形、邵尔硬度都呈下降趋势,而断裂伸长率呈上升趋势。
这是因为增塑剂进入HPVC 大分子链之间,有选择性的溶解聚合物大分子的物理交联点从而导致大分子分开。
所以随着增塑剂用量的增加,分子链之间的作用力减弱,导致了材料拉伸强度的大大降低,同时链段活动能力的增强会导致聚合物形变能力的增大,材料的断裂伸长率就会增大。
综合共混体系各项性能考虑,以下实验选用35份DOP 进行。
2.4硫化体系的确定固定橡塑比m (EPDM )/m (HPVC )=30︰70,由于EPDM 的不饱和度与其他不饱和二烯烃类橡胶相比要低的多,所以选用半有效硫化体系进行硫化,即由中等用量的硫化剂和用量较大促进剂组成。
本组实验在促进剂用量一定的条件下,考查了硫化的用量对体系性能的影响。
由图3可以看出,随着硫磺用量的增加,体系的拉伸强度和断裂伸长率都呈先增加后下降的趋势,当硫磺的质量为0.4份时,综合性能最好。
139王福成,等:动态硫化EPDM/高聚合度PVC 热塑性弹性体力学性能的研究2010年4月图3硫磺用量对体系性能的影响Fig.3Influence of S dosage on properties of the system这是因为随着硫磺组分的增加,在剪切力的作用下交联的橡胶粒子均匀的分散在塑料连续相当中,橡胶粒子起到较好的传递应力和“交联点”的作用,所以体系的力学性能会随硫磺组分的增加而增大。
但是随着硫化组分的继续增加,多硫键的形成使拉伸强度和断裂伸长率下降。
2.53种不同方法制备EPDM/HPVC共混物的性能比较如表2所示,HPVC/EPDM共混体系中添加硫磺硫化体系后,拉伸强度、断裂伸长率和永久变形都有明显提高。
采用动态硫化方法相对静态硫化方法制备的EPDM/HPVC共混体系相比拉伸强度提高了18.8%,断裂伸长率提高了26%,而永久变形降低了13%。
表23种不同HPVC/EPDM体系力学性能对比Table2Comparison of mechanical properties among three different HPVC/EPDM polymers 3结论(1)采用动态硫化方法当硫化用量为0.4,制备体系综合性能最佳,拉伸强度能达到15.18MPa,断裂伸长率能达到544%。
(2)PVC的聚合度对共混体系影响显著,高聚合度PVC制备的TPE体系力学性能要明显好于普通PVC制备体系。
(3)橡塑比对体系的性能影响显著,随着HPVC 连续相的增加,体系的拉伸强度明显提高,可以一定程度上弥补二者不相容导致体系强度小的应用限制。
(4)DOP的添加可以很大范围改变共混物体系性能,在DOP用量为35时,体系有良好的力学性能。
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