TPV動(dòng)態(tài)硫化機(jī)制新理解

NewUnderstandingofMorphologyEvolutionofThermoplastic

Vulcanizate(TPV)duringDynamicVulcanization

2014.12.24文獻(xiàn)信息

目錄

Contents134前言形態(tài)學(xué)演化的簡(jiǎn)介心得體會(huì)2熱塑性彈性體TPV簡(jiǎn)介前言

<一>定義熱塑性彈性體(TPE)是一種將熱塑性塑料與熱固性橡膠相結(jié)合的高分子材料，兼具塑料和橡膠的特點(diǎn)，常溫下具有橡膠的高彈性，高溫下具有塑料的熱成型加工性，可以采用類似熱塑性樹脂的加工工藝來(lái)反復(fù)加工和回收利用。目前，TPE材料已成為一種可替代傳統(tǒng)材料的新型聚合物材料。前言

TPV

一般把動(dòng)態(tài)硫化法制備的TPO稱為TPV，主要分為兩類：一類為EPDM/聚烯烴熱塑性彈性體；另一類為烯烴類橡膠/聚烯烴熱塑性硫化膠，如天然橡膠(NR)/PP、順丁橡膠/高密度聚乙烯(BR/HDPE)等體系。其中EPDM/PP動(dòng)態(tài)硫化彈性體大致占所有TPV彈性體90%的份額，其橡膠含量為60%~80%。TPV主要生產(chǎn)工藝

1、動(dòng)態(tài)硫化法（DV法）將橡膠與不能硫化的熱塑性樹脂在高溫、高剪切下熔融共混，在交聯(lián)劑的作用下將橡膠硫化，得到大約尺寸在微米級(jí)別的微粒硫化橡膠相，并均勻的分散于樹脂中。不需要像傳統(tǒng)橡膠制品加工工藝一樣，需要煉膠、硫化工藝，降低了設(shè)備投資、勞動(dòng)力成本，提高了效率。TPV主要生產(chǎn)工藝

2、物理共混法硫化粉末橡膠作為原料,與熱塑性塑料在常規(guī)的橡塑共混設(shè)備上共混,從而得到全硫化的熱塑性彈性體動(dòng)態(tài)硫化得到TPV的結(jié)構(gòu)特征

大量高度交聯(lián)的橡膠粒子呈分散相結(jié)構(gòu)，粒徑為1~2μm，賦予TPV具有硫化橡膠的高彈性少量塑料相(如20%)包覆在交聯(lián)橡膠粒子周圍形成連續(xù)相，賦予TPV具有塑料一樣的熱塑流動(dòng)性和可反復(fù)加工性交聯(lián)橡膠粒子內(nèi)部成份復(fù)雜，包含交聯(lián)劑、填料、增塑劑、防老劑、偶聯(lián)劑等

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為共混物發(fā)生這種相態(tài)轉(zhuǎn)變的主要原因是：交聯(lián)橡膠相的延長(zhǎng)、擴(kuò)展、解體所導(dǎo)致。本文獻(xiàn)通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)給出了一種新的見解。動(dòng)態(tài)硫化過(guò)程形態(tài)學(xué)演變

1、動(dòng)態(tài)硫化過(guò)程中橡膠相交聯(lián)度的變化交聯(lián)在C點(diǎn)已完成膨脹率Q和溫度T的變化說(shuō)明橡膠相的交聯(lián)主要發(fā)生在動(dòng)態(tài)硫化的初期動(dòng)態(tài)硫化過(guò)程形態(tài)學(xué)演變

2、交聯(lián)程度對(duì)橡膠納米粒子生成的影響深色：EPDM；淺色：PP交聯(lián)度低的熔融橡膠能大量團(tuán)聚形成大尺徑的膠團(tuán)（尺徑約500nm），高交聯(lián)度的熔融橡膠只能相互凝聚形成尺徑25-70nm橡膠納米粒子。C點(diǎn)幾乎無(wú)大的團(tuán)聚，隨著交聯(lián)度的增加，只能通過(guò)少量凝聚形成小尺徑粒子。動(dòng)態(tài)硫化過(guò)程中，粒子的尺徑變化主要依賴于是交聯(lián)度的變化動(dòng)態(tài)硫化過(guò)程形態(tài)學(xué)演變

3、動(dòng)態(tài)硫化過(guò)程中共混物的形態(tài)演化

AFM得到的相高度圖，深色：PP相；淺色：EPDM相A、B為連續(xù)結(jié)構(gòu)，交聯(lián)度低，C連續(xù)相變分散相，相轉(zhuǎn)變（C不團(tuán)聚，納米粒子形成附聚體，相轉(zhuǎn)變因素；D之后，附聚體尺徑變大，趨于穩(wěn)定）動(dòng)態(tài)硫化過(guò)程形態(tài)學(xué)演變

4、動(dòng)態(tài)硫化過(guò)程中形態(tài)演化機(jī)制

黃色區(qū)域代表PP相，藍(lán)色區(qū)域代表橡膠相總結(jié)

剛開始時(shí)塑料為分散相，橡膠為連續(xù)相；但在共混過(guò)程中，橡膠同時(shí)發(fā)生原位交聯(lián)反應(yīng)，黏度大增，在機(jī)械剪切力的作用下被破碎為納米級(jí)的顆粒；納米顆粒間相互附聚，形成團(tuán)狀的附聚體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)相反轉(zhuǎn)，即塑料變?yōu)檫B續(xù)相，交聯(lián)橡膠變?yōu)榉稚⑾?。疑問與啟示

文獻(xiàn)提到橡膠納米粒子相互作用形成小尺徑的附聚體，但是附聚體的尺徑不是一直增大，而是到了一定尺寸就不再增加？當(dāng)橡膠納米粒子的內(nèi)聚力和EPDM納米粒子附聚體的流體動(dòng)力相等時(shí)，納米粒子間就不再繼續(xù)發(fā)生附聚，附聚體的直徑保持不變。根據(jù)能量最低準(zhǔn)則，球狀的分布是最穩(wěn)定的，附聚體最終也以球狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分布在PP基體中。微觀結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)械性能和加工性能起關(guān)鍵性作用，通過(guò)研究動(dòng)態(tài)硫化過(guò)程的變化，可以控制各階段的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，得到橡膠作分散相均勻分散在PP基體中的最佳時(shí)間點(diǎn)，相當(dāng)于提高PP與EPDM相容性，TPV的性能也得到提高。其他參考文獻(xiàn)

[1]Wu,H.;Ning,N.;Tian,M.;Zhang,L.Newunderstandingofmicrostructureformationoftherubberphaseinthermoplasticvulcanizates(TPV).SoftMatter2014,10,1816?1822.[2]楊秀霞,呂曉東,高春雨.烯烴類熱塑性彈性體國(guó)內(nèi)外發(fā)展