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TPE、TPO、TPV、熱塑性彈性體TPE、熱塑性彈性體TPV、

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熱塑性彈性體TPV的凝膠含量對其性能的影響

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EPDM/PP 型熱塑性動(dòng)態(tài)硫化橡膠的凝膠含量對其性能的影響
EPDM/PP型熱塑性動(dòng)態(tài)硫化橡膠(Thermoplastic Vulcanizate TPV)是采用先進(jìn)的動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)制備的一種新型熱塑性彈性體。該材料具有優(yōu)異的抗動(dòng)態(tài)疲勞性,很高的抗撕性,極好的抗永久變形性,很好的耐磨性,良好的耐候性,對水基酸堿液體、極性油品具有出色的抗侵蝕能力,在-40 ℃~150 ℃范圍內(nèi)均具有使用可能性。由于TPV具有優(yōu)異的綜合性能,如加工成型方便,邊角廢料可回收利用,設(shè)備投資少,耐熱性,耐化學(xué)腐蝕性,耐溶劑性及電絕緣性良好等。它被廣泛用于汽車配件、電線電纜、土木建筑、家用電器等行業(yè)。而且應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,作為第三代橡膠逐漸取代傳統(tǒng)橡膠。本文通過對PTV凝膠含量的分析測定,研究了凝膠含量對TPV性能的影響。

一. 凝膠含量的測定
凝膠含量:EPDM/PP 型熱塑性動(dòng)態(tài)硫化橡膠中交聯(lián)物的相對含量。由于EPDM的自交聯(lián)是通過雙鍵進(jìn)行的,反應(yīng)中EPDM 的自交聯(lián)占主導(dǎo)地位。PP、EPDM 以及交聯(lián)EPDM 的溶解抽提率(Xn)及溶解殘留物含量(Wn)隨抽提時(shí)間的變化而變化。當(dāng)Wn 不再隨時(shí)間變化時(shí),Wn 即為凝膠含量。

二. 實(shí)驗(yàn)部分
實(shí)驗(yàn)原理
未經(jīng)交聯(lián)的PP、EPDM 絕大部分能被對二甲苯溶劑溶解抽出,而交聯(lián)EPDM中很大部分不能被溶解抽出。因此,用溶脹法能間接測出EPDM/PP 動(dòng)態(tài)硫化物中交聯(lián)物(包括自交聯(lián)和共交聯(lián))的相對含量(用凝膠含量表示)。 EPDM/PP 動(dòng)態(tài)硫化物凝膠含量測定時(shí)間為12h。
實(shí)驗(yàn)方法
以對二甲苯作溶劑,試樣用定量濾紙包裹,于三口燒瓶中加熱(恒溫120℃),試樣中未交聯(lián)的部分溶解,測定試樣的凝膠含量。溶解時(shí)間12h(試樣事先用一塊載玻片和一塊蓋玻片熱壓成厚度約 0.2mm的薄片,并剪成約3x3mm 小塊)。 試樣的溶解抽提率(Xn)計(jì)算公式為:
Xn=(溶解油提前度樣質(zhì)量-溶解油提后殘留試樣質(zhì)量)/溶解油提前試樣質(zhì)量*100% 。
試樣的溶解殘留物含量(Wn )為:Wn =1 -Xn(% ) (2)
當(dāng)Xn 不再隨溶解抽提時(shí)間變化時(shí),Wn 即為試樣的凝膠含量。

三、凝膠含量對其性能的影響
凝膠含量對其硬度的影響在硫化劑含量確定的情況下,改變其充油量,凝膠含量的變化也比較明顯凝膠含量愈大,其的硬度也愈大,從而導(dǎo)致產(chǎn)品彈性下說明凝膠含量愈大,橡膠分子與塑料之間的交聯(lián)反應(yīng)愈多,從而使橡膠顆模量上升,彈性下降。

凝膠含量對拉伸強(qiáng)度的影響
在硫化劑用量確定的情況下,材料的拉伸強(qiáng)度隨凝膠含量的增加而增加,這表明在交聯(lián)反應(yīng)中,橡膠分子的交聯(lián)程度提高,使材料的抗張能力提高,凝膠含量愈高,說明橡膠的交聯(lián)密度愈高,材料的結(jié)構(gòu)愈穩(wěn)定,不易受外力的影響而產(chǎn)生分子鏈的滑移。

凝膠含量對斷裂伸長率的影響
凝膠含量的升高,對斷裂伸長率沒有多大影響。凝膠含量愈低,TPV的硬度愈低,彈性較大,故斷裂伸長率更大,凝膠含量低,PP 充入EPDM中的數(shù)量愈少,交聯(lián)愈少,橡膠相的微粒形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),不易發(fā)生斷裂,故斷裂伸長率愈大。但交聯(lián)密度到一定值時(shí),斷裂
伸長率不再變化,因?yàn)镻P 與EPDM共交聯(lián)同樣可形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),但它不如橡膠相的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能強(qiáng),故斷裂伸長率呈下降趨勢


凝膠含量對拉伸100%永久變形的影響
凝膠含量愈低,永久變形愈低,因?yàn)槟z含量低,交聯(lián)密度低,PP充入EPDM 中的數(shù)量愈少,多硫鍵的減少,交聯(lián)鍵的熱穩(wěn)定性增加,抗永久變形的能力增加,故永久變形愈低,彈性卻有所上升。

結(jié)論
橡膠相的交聯(lián)密度對機(jī)械性能有影響,很低的交聯(lián)密度便可大幅度降低永久變形,而拉伸強(qiáng)度則隨橡膠相交聯(lián)密度的增加而連續(xù)上升。但即使在很高的交聯(lián)密度時(shí),共混物仍具有類似熱塑性塑料的加工性。只是隨著橡膠相交聯(lián)密度的增加,共混物的剛性略有上升。隨著凝膠含量的升高,TPV的回彈性降低,力學(xué)性能升高。凝膠含量在45%時(shí)TPV的使用效果最佳。

 
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