动态硫化过程中epdm_pp热塑性弹性体的相态演变及流变行为

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1、高分子材料科学与工程Vol．30，No．12第30卷第12期POLYMEＲMATEＲIALSSCIENCEANDENGINEEＲING2014年12月Dec．2014动态硫化过程中EPDM/PP热塑性弹性体的相态演变及流变行为程思怡，邵禹通，周峰，严海彪(湖北工业大学轻工学部材料学院绿色轻工材料湖北省重点实验室，湖北武汉430068)摘要:采用转矩流变仪制备三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体(EPDM/PP-TPV)。通过扫描电子显微镜观察二甲苯蚀刻后样品低温脆断面，并用旋转流变仪测试EPDM/PP-TPV的流变性能。扫描电镜分

2、析结果表明，EPDM的充油量对EPDM/PP－TPV的相态结构有明显的调控作用，充油量达到30%时，体系分散程度最佳，硫化过程可实现相逆转;橡塑比对简单共混体系相态分布有明显调控作用，对动态硫化体系相态分布影响不大;适当提高转速会改善体系分散程度，转速为50r/min时，交联EPDM颗粒粒径最小。流变性能测试结果表明，EPDM/PP-TPV试样在低频末端区会出现“第二平台”，充油量为30%时，复数黏度最低，分散程度达到最佳，与扫描电镜分析结果一致;储能模量和损耗模量随着橡塑比的增大而增大，当橡塑比达到50/50时，整个频率范围

3、内储能模量大于损耗模量;转速对EPDM/PP-TPV的复数黏度影响不大，转速为50r/min时，储能模量达到最大值。关键词:三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体;动态硫化;相态结构;流变性能中图分类号:TQ334．2文献标识码:A文章编号:1000-7555(2014)12-0054-06三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体(EPDM/PP-TPV)材料具有重复利用率高，耐热性、耐化学腐蚀性、耐溶剂性及电绝缘性良好等优点，是极具发展潜力的功能性材料，被广泛运用于汽车行业［1］。理想的热塑性弹性体(TPV)相态结构是交联EPDM颗粒被剪

4、切细化，均匀分布在PP连续相中。作为连续相的塑料使TPV具有优异的加工性能，而作为分散相的硫化橡胶粒子使TPV具有橡胶特有的高弹性。EPDM/PP-TPV的相态结构取决于聚合物各组分热力学相互作用和熔体流动过程，对聚合物的流变性能有决定作用［2］。动态硫化过程中，由于交联速度很快，交联阶段相关物理化学变化复杂，形态演变时样品收集相对困难［3］。国内外研究侧重于EPDM/PP-TPV交联终态时的相态结构，少有涉及交联过程中的相态演变情况。本文通过加入低双键含量的三元乙丙橡胶(LEPDM)调节硫化速率，推迟橡胶相的交联，延缓相态演

5、变过程，研究充油量、转速和橡塑比对EPDM/PP-TPV相态结构和流变性能的影响，建立相态结构与流变性能之间的联系，确定合适的工艺条件，以期指导EPDM/PP-TPV的生产实践。11．1实验部分原材料125℃三元乙丙橡胶:牌号K512*50，ML，美国埃克1±4森美孚公司;聚丙烯:牌号S1003，MFI=2.43g/10min(210℃，2.16kg)，ρ=0.9g/cm3，昆仑石化独山子石化分公司;过氧化二异丙苯(DCP):优级纯，阿克苏诺贝尔公司;环烷油:市售产品。1．2样品制备80℃时对EPDM和LEPDM进行充油处理，

6、按/PP质量比30/70，50/50，70/30，DCP含量EPDM0．4%，LEPDM含量50%(以橡胶组分为100phr计算)的配比加入到转矩流变仪中，180℃混炼500s，出样;将样品置于平板硫化机上，180℃下制成1mm和4mm片材，作为分析与性能测试用。1．3测试与表征1．3．1硫化速率测试:采用密炼机(ＲM-200A，哈尔滨哈普电气)测定。实验定义交联时间段转矩-时间曲线收稿日期:2014-07-30通讯联系人:严海彪，主要从事高分子材料加工与改性研究，E-mail:haibiao_yan@163．com程思怡等:

7、动态硫化过程中EPDM/PP热塑性弹性体的相态演变及流变行为第12期55进行线性拟合所得直线斜率为硫化速率，用v表示，单位Nm/s。样尺寸为Φ25mm×1mm，实验温度为200℃，动态频率扫描范围为100～0.01Hz，采用从高频到低频的扫描方式，应变设定在线性粘弹区内(所有试样应变均为0．5%)。相态结构观察:每个配方配4组样。先将PP1．3．2加入密炼机中，待PP熔融后，加入充油橡胶，混炼一段时间后加入DCP，分别在未加入DCP时(交联0s)、加入DCP后30s，90s，150s时全部取出制成样条。将样条置于液氮中15mi

8、n，取出后迅速脆断，在二甲苯中浸泡24h蚀刻掉断面的橡胶组分，取出置于无水乙醇中超声振荡清洗表面残留物，待溶剂挥发完全后对2结果与讨论2．1橡胶组分中LEPDM含量对EPDM/PP-TPV硫化速率的影响DCP硫化机理:DCP与橡胶共热时均裂产生自由基，然后通过自由基加成反应或