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本课题以三元乙丙橡胶(EPDM)和新型聚烯烃弹性体(POE)为主要研究对象,采用动态硫化技术在Haake转矩流变仪上制备了EPDM/POE动态硫化热塑性硫化胶(TPV)。与EPDM/PP动态硫化热塑性硫化胶相比,本实验以聚烯烃弹性体POE代替热塑性塑料PP,实验后期以充油EPDM代替非充油EPDM,降低了材料的硬度并且提高了材料的弹性。采用扫描电子显微镜、毛细管流变仪、橡胶加工分析仪等先进仪器研究了加工工艺、硫化体系和填充补强体系对材料硫化特性、力学性能、结构形态、耐老化性能、流变性能和动态机械性能的影响。 研究结果显示,共混温度、转子转速、EPDM/POE共混比、共混时间和模压温度对硫化特性的影响均较大。随共混温度的增加、共混比的增大,硫化程度先增加后降低,硫化速率加快;随转子转速的增加,硫化程度逐渐降低,硫化速率加快;延长共混时间不利于材料性能的改善,动态硫化法可以提高材料的弹性。综合考虑加工工艺和性能等因素,选择加工条件为:共混温度150℃,转速60r·min-1,EPDM/POE共混比40/60,达最大转矩后1-2min出料,模压温度160℃。 通过观察分析充油EPDM的不同充油量对TPV的硫化曲线和性能的影响发现:填充油对硫化反应有两面性。一方面,它有利于硫化反应进行,提高硫化速率;另一方面,它又起到了增塑作用,使硫化程度降低。强度随充油EPDM充油量的增加呈降低趋势,邵氏A硬度和弹性随之减小。 通过考察硫磺硫化体系、过氧化物硫化体系和酚醛树脂硫化体系对充油EPDM/POE体系性能的影响发现:随着硫化剂用量增加,交联密度提升。硫磺用量为1.0 phr、DCP用量为0.5 phr、酚醛树脂用量为1.5phr时TPV的综合性能较好;随着硫化剂用量的增加,体系的交联密度不断增大。相同用量时,硫磺硫化体系的硫化程度最高。 研究补强填充体系对充油EPDM/POE体系的影响发现:滑石粉补强TPV复合材料的硬度、弹性虽然比较符合要求,但是补强效果较差,不是该体系理想填料;添加白炭黑的TPV复合材料由于白炭黑的强烈的延迟硫化作用,使材料的硬度过高和弹性太低;在炭黑补强体系中,复合材料不但有较高的强度,而且有较低的硬度和较高的弹性,在强度足够的情况下,最佳的炭黑用量为10 phr。 流变实验发现,充油EPDM/POE动态硫化热塑性硫化胶是一种切敏性材料,受温度变化影响不大。在剪切速率达到一定值后,充油EPDM代替EPDM可以提高材料的加工流动性。老化实验表明,动态硫化可以提高弹性体的耐老化性能,所制备的弹性体材料可以进行多次返炼。综合考虑,本课题实验方案制得的热塑性弹性体硬度可低于邵氏A65。动态热机械性能测试结果表明,弹性体材料具有一定的阻尼性能并且tanδ>0.3的温度范围是57℃,tanδ最大值为0.53。