在高溫下能長期使用的高性能熱塑性彈性體

1、在高溫下能長期使用的高性能熱塑性彈性體（TPVs）作者：杜娟王積悅時間：6/11/20098:26:00AM來源：世界橡膠工業(yè)Abdou-Sabe和Patel研究了彈性體合金的形態(tài)學。他們發(fā)現(xiàn)，影響TPV形態(tài)學的主要變量是EPDM（三元乙丙橡膠）和PP聚丙烯）的相對分子質(zhì)量、EPDM/PP的比例、交聯(lián)密度和交聯(lián)的類型。Coran,Abdou-SabetffiPatel共同研究了動態(tài)硫化熱塑性彈性體的通用性能。最近，Chung和Coran還研究了動態(tài)硫化對TPVs的形態(tài)學和機械性能的影響。他們報道說，通過動態(tài)硫化把共連續(xù)相轉(zhuǎn)化固定橡膠顆粒形態(tài)。與未硫化混煉膠相比，TPV較高的拉伸強度大部分取決于

2、橡膠/塑料粘合力的提高和分散狀橡膠粒子的獨特的形態(tài)學。Tasak琲口他的合作者報道說，PP/聚苯乙烯.嵌段.聚（乙烯丙烯）一嵌段聚苯乙烯（SEEPSIE者SEPS）勺TPVs,由于聚（乙烯.丙烯）在嵌段共聚物中的分子問交聯(lián)，使其具有極好的耐油性和壓縮永久變形性。目前出現(xiàn)了一種基于改性氨化苯乙烯嵌段共聚物的TPV。此種TPv具有極好的彈性復原性（極低的壓縮永久變形性）和較高的耐溶劑性。將傳統(tǒng)的TPVs（PFYEPDM加新開發(fā)的TPV進行了對比。1實驗1.1材料新開發(fā)的苯乙烯型TPV是以改性氨化苯乙烯嵌段共聚物（HSBC）為基礎的，目前還沒有詳細的結構方面的資料，據(jù)分析，在HSBC的主鏈上有活性基

3、團。采用市售的TPV（PP7EPDM）混合物進行對比研究。不同的TPV牌號如表1所示。這里，STPV和CTPV分別代表苯乙烯基TPV和傳統(tǒng)的TPV。表中分類介紹了TPV系統(tǒng)中橡膠相硫化的詳細信息。1不同TPV聚合物的類型及牌號聚合物TPV類型牌號STPV-65H3BC和PP的熱塑性硫STPV-74化膠，用油/過氧化物航STPV-80化邰爾A硬度為65,74和80的熱塑性硫化膠CTPV1-64用油/過氧化物硫化，那UniptentTeknorCTPV1-73爾A硬度為65,73和80ApexCTPV1-80的EPDM和PP的熱塑性硫化膠CTPV2-64用油/的盛樹脂硫化/那爾A硬度為64的EPD

4、M和PP的熱塑性硫化膠Santoptent201-64彈性體系統(tǒng)CTPV3-7O用油雁烷硫化，那爾A硬度為70的熱塑性琉化膠Santoptent8201-70彈性體系統(tǒng)1.2標準因子結構使用質(zhì)量科學的快速研發(fā)軟件進行組成配方的實驗設計。研究了每一個實驗配方對STPV性能的影響。最后，用結果實驗設計（DOEX化了STPV的性能。1.3試樣制備使用雙螺力f擠出機（L/D=44,D40mm）制備苯乙烯。螺桿轉(zhuǎn)速為150r/min,溫度范圍為150c200C。動態(tài)硫化橡膠/塑料共混物中的橡膠相，制備苯乙烯基TPV。典型的配方組分包括HSBC、聚丙烯、操作油、硫化劑和填充劑。1.4機械特性在動態(tài)硫化后，

5、用注射成型機來制備試樣。注射成型機的鎖緊力為250t。注射成型機三個區(qū)段的溫度都為20OCo根據(jù)ASTMD2240標準測量硬度，用邵爾A表示。根據(jù)ASTMD792標準測量試樣的相對密度。根據(jù)ASTMD412標準，在23c下用注射成型的啞鈴型試樣測量應力.應變性能。根據(jù)ASTMD412標準，在拉伸速率為500mndmin的Instron拉力機上完成拉伸試驗。根據(jù)ASTMD624標準測量撕裂（C模具）性能。1.5流變和動態(tài)機械性能使用選的流變儀AR1000測量動態(tài)機械性能。測試條件為頻率1HZ、升溫速度5C/min,溫度范圍一100c200c、200c下恒定形變0.25%。試樣尺寸63.5mnK1

6、27mnK3.18mm位戲）。1.6長期壓縮變形性能和耐油性能根據(jù)ASTMD395標準，在125C、25%變形條件下測量壓縮變形性能。根據(jù)ASTMD471,在125C、IRM903油中以質(zhì)量的變化值來衡量耐油性能。1.7形態(tài)學使用帶有RXL低溫附件的RMCPoweromeXL切片機）在-60C下，對試樣進行切片。切片樣品的厚度約為1000?。將切片試樣放置在四氧化鋤（RuO）中15min。使用帶有Gatan型號673TV照相機接口的菲力浦EM400TEM分析試樣。2結果和討論2.1標準因子結構圖1表明了聚丙烯和油對拉伸斷裂強度（a）和壓縮永久變形（b）的影響。隨著聚丙烯量的增長和油量的下降，拉

7、伸強度提高。另一方面，油含量多少對樣品壓縮永久變形沒有影響，但是聚丙烯量的增長卻使其壓縮永久變形成比例增長。這些圖形是標準因子結構所產(chǎn)生的信息?；跇藴室蜃咏Y構，只要被評價的組分存在目標性能，人們就能夠通過優(yōu)化御配方來獲得目標性能。根據(jù)標準因子結構DOE來設計苯乙烯TPVS（STPV.65,STPV.74和STPV.80）。505050665544Mid、閣頷提990080077766653034PP含=/phr(a)拉伸斷裂強度/由(1psi6560於55r,45403530323436PP含=/phr=0.007MPa)3841.484L07.微40.66#40,253984鬻瞰3942;

8、39.0138.6038.1937.78373736.96(b)22h.125t下的壓縮永久變形圖1油和PP含對TPV性能的影響2.2與傳統(tǒng)的TPv進行對比圖2為相同硬度范圍內(nèi)幾個TPV牌號的拉伸強度（a刖撕裂強度（b）的對比情況。與傳統(tǒng)的TPV相比，STPV的拉伸強度增長了10%20%。圖2（b）表明，STPV的撕裂強度與用過氧化物硫化的傳統(tǒng)的TPV（CTPV1）&于同一水平。用酚醛樹脂硫化（CTPV2域硅烷硫化（CTPV3）的傳統(tǒng)的1Pv與STPV相比，表現(xiàn)出更高的撕裂強度。據(jù)此，我們可以得出結論：撕裂強度與不同的硫化體系和硫化程度有關。拉伸強度/MPa撕裂強度tkZmT65A75ASA2

9、回利號/BIN9回Tpvgs苒壺ssiswww國通常,TPVs是熱塑性彈性體TPE中的一類，具有熱固性彈性體的機械性能和熱塑性彈性體的加工性能。TPVs含有分散在熱塑性基體中的硫化橡膠相，所以，與傳統(tǒng)未硫化TPEs相比，耐熱和耐油性能較高。然而，為了能與熱固性材料競爭，需要較高的耐油性和極好的彈性復原性（壓縮永久變形較?。?。由圖3可以觀察到，壓縮永久變形和質(zhì)量的增加是硬度的函數(shù)。圖3a為不同類型的TPVs在125c下22h后的壓縮永久變形，圖3b為不同類型的TPVs在125c下、IRM油中24h后的增重情況。在125c下，STPV的壓縮永久變形相對于不同的CTPV,下降了約2

10、0%。對于在125c下、IRM油中（圖3b）的STPV質(zhì)量增加比傳統(tǒng)的TPVs少了20%。S3125tT22h的原林久變航a）利相同硬聯(lián)國內(nèi)不同的TPVs右I25LIRMift24h后機IIm（b）圖4為125c下長期壓縮永久變形性能。125c下STPV的長期壓縮永久變形性能與開始測量時的幾乎相等。所有傳統(tǒng)TPVs的壓縮永久變形性能隨著時間的延長而增大。尤其是用酚醛樹脂硫化的TPV2的壓縮永久變形增長了50%;用過氧化物硫化的CTPV1和硅烷硫化的CTPV3的壓縮永久變形增長了約20%。U3dippoiw鐮決觸料榻L酷山nm用08MlsI根曲I,1通過觀察可知，STPV具有極好的回彈性，壓縮永

11、久變形只增加了5%。圖5列示了不同的TPVs長期的耐溶劑（IRM903）性能。注意至I,STPVs在IRM903油中增量最少，并且受時間的影響也較小。傳統(tǒng)的TPVs,尤其是CTPV2-74在500h內(nèi)質(zhì)量都在增加。由此，可以得出結論：與傳統(tǒng)的EPDM/PPTPVs共混物相比,STPVs具有極好回彈性能和耐溶劑性能。140120100806040瑞11hSTPV224 STPV-80 CTPVh6464740100200300400500600700800時間/h5125t下不同的TPV長期耐溶劑性能陽州*worldrp,cn不同的TPVs性能對比如圖6所示。在同一水平的硬度下進行了TPVs性能

12、的對比。從圖6觀察到，STPV的綜合性能比CTPVs好，盡管STPV的伸長率稍低一些。尤其STPV的拉伸強度、撕裂強度、壓縮永久變形性能和耐溶劑性能都比CTPVs高。硬度/那為A125t下、24h的壓縮永久變形/%國6不同的TPVs性能之對比www.worldrp,cn2.3不同TPVS的動態(tài)機械性能貯存模量（G）和損耗角正切（tan6）與溫度的關系如圖7所示。從圖7可以看出，HSBC有兩個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（TS）。較低的Tg是一44.6C,它代表橡膠相（軟嵌段），第二個Tg是139c,與聚苯乙烯（硬嵌段）有關。在STPV中，軟段的Tg是一52C,聚苯乙烯的玻璃化溫度峰值在118c處變寬。-10

13、0-50050100150200ia/r8B7不同TPW的動窗性能與溫度的關系（也=6.2891度拉伸率0.25%）圖8為200c下不同TPVs的復合粘度和損耗角正切與頻率的關系。此圖表明，STPV-74和CTPV2-64的復合粘度在高頻率時有一相似值。與傳統(tǒng)的TPVS相比，STPV-74的損耗角正切值最小。換言之，STPV-74在200c下有較高的回彈性能。S&在200CQ.28獻i1條件下環(huán)同TPV曲復合ww,wurldip.(n2.4形態(tài)STPV-65TEM形態(tài)特殊如圖9所示。這是兩幅放大倍數(shù)不同的形態(tài)圖。形態(tài)圖9(a/明，黑色的假球形區(qū)域是尺寸為0.5-2m的分散微觀交聯(lián)相。這種類型的

14、形態(tài)學與其它傳統(tǒng)的TPVs(PFyEPDM次似。圖9(b)表示，STPV也有大約3O納米的納米級區(qū)域。在整個基體中的微觀區(qū)域可以觀察到這些納米級區(qū)域。據(jù)說,這些點狀的微觀納米區(qū)域是聚苯乙烯硬段。我們知道，聚苯乙烯嵌段共聚物的硬嵌段區(qū)域類似于交聯(lián)中的多功能連接點(a)x231MW(b)x2879M在動態(tài)硫化后，STPV的微觀形態(tài)學類似于CTPV。然而，STPV在微觀區(qū)域中分散的納米相方面有細小的區(qū)別(PS多連接點)。這個帶有微觀區(qū)域和納米橡膠相的雙重橡膠相網(wǎng)絡形態(tài)，可能提高了橡膠相的交聯(lián)密度和回彈性能。這個雙重網(wǎng)絡形態(tài)學能夠解釋STPV長期壓縮永久變形性能和耐溶劑性能較好的原因。人們能夠得出這樣的結論：與傳統(tǒng)的TPV相比。納米區(qū)域是STPV具有的獨特的形態(tài)學。3結論以上討論的苯乙烯型TPV(STPV用開發(fā)是一個較大的成功。與傳統(tǒng)的