POE-PP熱塑性硫化膠的相態(tài)結(jié)構(gòu)、形成機(jī)理與性能關(guān)系及其界面結(jié)晶.pdf

1、熱塑性硫化膠（簡(jiǎn)稱(chēng)TPV）是橡塑共混物(橡膠相含量(50％-80％)通過(guò)動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)制備的新型熱塑性彈性體。TPV因其獨(dú)特的相態(tài)結(jié)構(gòu)（高含量橡膠相為分散相、低含量塑料為連續(xù)相）而具有傳統(tǒng)橡膠的高彈性和熱塑性塑料的可重復(fù)加工性能，在汽車(chē)、電子、醫(yī)療器械方面使用廣泛。結(jié)構(gòu)決定性能，TPV的結(jié)構(gòu)直接決定其性能，而TPV的相態(tài)結(jié)構(gòu)是由動(dòng)態(tài)硫化過(guò)程中的各種因素控制的，因此對(duì)動(dòng)態(tài)硫化過(guò)程中的微觀結(jié)構(gòu)和相態(tài)演變的研究對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)高性能TPV產(chǎn)品具有重

2、要意義。
　　POE（乙烯-辛烯共聚物）/PP（聚丙烯）TPV以其優(yōu)異的抗老化、低成本以及力學(xué)性能被認(rèn)為將來(lái)最可能替代目前商業(yè)化最成熟的EPDM/PP TPV的新產(chǎn)品。目前對(duì)POE/PP TPV的微觀結(jié)構(gòu)以及相態(tài)演變研究較少且無(wú)統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。本課題研究的目的是探究POE/PPTPV熱塑性硫化橡膠在動(dòng)態(tài)硫化過(guò)程的微觀相態(tài)演變機(jī)理，并研究交聯(lián)程度、交聯(lián)速度、剪切速率對(duì)其動(dòng)態(tài)硫化過(guò)程中的微觀形態(tài)演變的影響。作為連續(xù)相的PP的結(jié)晶行為對(duì)POE

3、/PPTPV的性能也有重要影響，因此在進(jìn)一步研究了TPV中交聯(lián)誘導(dǎo)界面成核加速結(jié)晶的機(jī)理，通過(guò)高分辨率原子力顯微鏡AFM首次直接觀察到界面成核的動(dòng)態(tài)過(guò)程，直接有力的支持了該機(jī)理。本課題希望通過(guò)研究POE/PP TPV的微觀結(jié)構(gòu)和相態(tài)演變以及界面結(jié)晶對(duì)其工業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)行指導(dǎo)。創(chuàng)新性工作及結(jié)論如下:
　　(1)通過(guò)高分辨原子力顯微鏡AFM對(duì)POE/PP TPV的相態(tài)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)之前普遍認(rèn)為為微米級(jí)別的POE分散相實(shí)際上是由大量30-6

4、0nm的POE納米顆粒團(tuán)聚而成，并通過(guò)溶解實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了證明。POE納米顆粒的產(chǎn)生是原位交聯(lián)和融并的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果
　　(2)基于POE納米顆粒的觀察，提出了POE/PP TPV相態(tài)演變的新機(jī)理，認(rèn)為POE納米顆粒及其團(tuán)聚體的產(chǎn)生是相反轉(zhuǎn)發(fā)生的關(guān)鍵。在動(dòng)態(tài)硫化初期就開(kāi)始產(chǎn)生納米POE顆粒，并不斷發(fā)生融并和破碎，并由于交聯(lián)的不均勻性同時(shí)存在POE納米顆粒團(tuán)聚體和凝聚體。隨著動(dòng)態(tài)硫化的進(jìn)行，交聯(lián)程度提高，已經(jīng)被破碎成納米顆粒的POE不能再次融并

5、，全部形成POE納米顆粒及其團(tuán)聚體，形成由納米顆粒團(tuán)聚而成的POE微米級(jí)別顆粒分散在PP連續(xù)相中。而POE橡膠網(wǎng)絡(luò)也隨著POE納米顆粒的團(tuán)聚而逐漸減弱，加工性能變好。
　　(3)隨著動(dòng)態(tài)硫化的進(jìn)行，團(tuán)聚體尺寸減小，PP基體層厚度增加，對(duì)裂痕擴(kuò)展的抑制作用變差，拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率均顯著下降;而由于橡膠網(wǎng)絡(luò)變差，TPV的彈性變差。
　　(4)在上述相態(tài)演變機(jī)理基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步研究了POE/PPTPV相態(tài)演變的影響因素，通過(guò)加

6、入不同份數(shù)的過(guò)氧化物交聯(lián)劑研究交聯(lián)程度對(duì)相態(tài)演變的影響，發(fā)現(xiàn)交聯(lián)程度較低時(shí)，POE納米顆粒粒徑較大，但當(dāng)交聯(lián)程度達(dá)到一定程度并繼續(xù)增大時(shí)，粒徑無(wú)明顯變化，相反轉(zhuǎn)發(fā)生的時(shí)間隨交聯(lián)程度無(wú)明顯變化。通過(guò)使用分解速率不同的過(guò)氧化物交聯(lián)劑來(lái)研究交聯(lián)速度對(duì)POE/PP TPV微觀形態(tài)演變的影響。發(fā)現(xiàn)交聯(lián)速度快有利于發(fā)生相反轉(zhuǎn)，且POE納米顆粒粒徑隨交聯(lián)速度變快而增大。通過(guò)控制密煉機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速來(lái)研究剪切速率的影響，剪切速率越快，想反轉(zhuǎn)發(fā)生的越快，在剪切