全硫化聚丁二烯納米橡膠粉末-聚丙烯共混體系的研究.pdf

1、本研究采用膠乳預(yù)輻射硫化及噴霧干燥法制備了全硫化聚丁二烯納米橡膠粉末(UFBR)。通過(guò)溶液和雙螺桿擠出熔融共混法制備了PP/UFBR和PP/PP-g-MA/UFBR共混物并系統(tǒng)研究了不同PP/UFBR配比、不同馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MA）含量對(duì)共混物的結(jié)晶、形態(tài)、力學(xué)和流變性能的影響規(guī)律，探討了這種新型共混體系的增韌機(jī)理及熔體逾滲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制，對(duì)PP的高性能化具有重要的理論和實(shí)用價(jià)值。
　　通過(guò)60Coγ-射線或加速

2、器電子束對(duì)聚丁二烯膠乳進(jìn)行了預(yù)輻射硫化，采用噴霧干燥法制備出全硫化聚丁二烯納米橡膠粉末。探討了聚丁二烯與敏化體系的輻射交聯(lián)機(jī)理以及不飽和單體的敏化效率及其對(duì)結(jié)構(gòu)的影響；對(duì)甲基丙烯酸丁酯(n-MBA)與丙烯酸丁酯(n-BA)敏化體系進(jìn)行系統(tǒng)的比較研究，發(fā)現(xiàn)n-MBA比n-BA具有更高的敏化效率和微觀結(jié)構(gòu)選擇性。優(yōu)化了組分配比、確定了膠乳預(yù)輻射硫化工藝參數(shù)。
　　聚丁二烯的輻射交聯(lián)遵循無(wú)規(guī)交聯(lián)機(jī)理；而敏化體系的交聯(lián)主要為不飽和單體的接

3、枝共聚。凝膠分?jǐn)?shù)僅與輻射劑量有關(guān)，而與輻射劑量率關(guān)系不大。
　　FTIR分析結(jié)果表明，在輻射交聯(lián)過(guò)程中聚丁二烯主鏈雙鍵減少，并伴有羰基和羥基形成。由輻照前后的結(jié)構(gòu)變化，可反映出 UFBR粒子的表面性質(zhì)的變化。
　　原子力顯微鏡(AFM)的觀察表明，UFBR粒子呈球狀，但卻呈現(xiàn)出明顯的粒徑差異，粒徑范圍增大為26~100nm，粒徑分布仍在納米尺度。輻射交聯(lián)雖不能完全避免粒子的團(tuán)聚，但卻顯著抑制了粒子間的粘連與永久聚集。證明膠乳

4、預(yù)輻射硫化是制備橡膠納米粉末粒子的有效方法。
　　采用動(dòng)態(tài)力學(xué)分析(DMA)方法，研究了輻射交聯(lián)對(duì)聚丁二烯儲(chǔ)能模量(E’)、損耗模量(E”)和內(nèi)耗(tanδ)的影響規(guī)律。隨輻射劑量增加，交聯(lián)點(diǎn)密度增大，E’逐漸增大，E”減小，tanδ峰變窄且向高溫偏移，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)由未輻照時(shí)的-75°C升高至-69°C，E’由4.161×106Pa增加至5.314×106Pa，均為形成較致密交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)所致。
　　DSC分析結(jié)果表明，

5、UFBR粒子表面對(duì)聚丙烯結(jié)晶具有異相成核作用，使得結(jié)晶溫度升高，熔點(diǎn)降低；同時(shí)，UFBR粒子對(duì)結(jié)晶生長(zhǎng)也有阻礙，使得結(jié)晶速率降低。WAXD分析表明，UFBR使 PP晶片厚度減小，晶面間距增加，有細(xì)化結(jié)晶的作用，同時(shí)，UFBR粒子更易誘發(fā)形成β晶，β晶相對(duì)含量隨 UFBR增加而增大。由于 UFBR粒子表面被 PP-g-MA覆蓋，其異相成核與細(xì)化結(jié)晶以及誘發(fā)β晶的作用減弱。PP/UFBR體系的抗沖擊性能隨 UFBR含量增加而增大，最大增至5

6、00％，但斷裂伸長(zhǎng)率下降；而 PP/PP-g-MA/UFBRP體系的斷裂伸長(zhǎng)率最高可達(dá)430.8%，表明界面粘合明顯增強(qiáng)。用SEM可觀察到明顯的應(yīng)力傳遞現(xiàn)象，力學(xué)性能決定于UFBR粒子含量和界面作用。
　　針對(duì)PP/UFBR和PP/PP-g-MA/UFBRP體系的熔體流變行為進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)流變行為對(duì)組成的變化有敏感響應(yīng)。隨UFBR含量增加，低頻區(qū)域體系的復(fù)數(shù)粘度η*增大，儲(chǔ)能模量G’(ω)曲線中出現(xiàn)第二平臺(tái)，tanδ(ω)曲

7、線出現(xiàn)峰值，緣于PP/UFBR熔體內(nèi)部所形成的異相網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。PP-g-MA能強(qiáng)化界面作用，促進(jìn)異相網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，使發(fā)生逾滲轉(zhuǎn)變的UFBR閾值顯著降低。
　　研究不同共混方式對(duì)UFBR粒子分布狀態(tài)的影響，結(jié)果表明弱場(chǎng)條件下，有利于UFBR粒子的均勻分散，形成逾滲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的臨界濃度為10mass%；強(qiáng)場(chǎng)條件下，導(dǎo)致UFBR粒子聚集，閾值增至20 mass%。但與其它納米粒子填充體系比較，PP/UFBR體系的閾值均明顯降低，表明 UF