论文部分内容阅读
本文通过改变双螺杆挤出机螺杆转速的方法研究了双螺杆挤出机的高剪切应力及硫化剂品种(DCP、PF、PDM)对三元乙丙橡胶(EPDM)与聚丙烯(PP)的动态交联反应的影响;研究了亚临界流体与高剪切应力复合诱导EPDM废胶粉、丁苯橡胶(SBR)基轮胎胶粉和天然橡胶(NR)基轮胎胶粉的脱硫、解交联反应，研究了亚临界流体品种（水、乙醇/水、甲醇、正丙醇）、高分子载体(EPDM，HDPE)、螺杆转速、脱硫促进剂品种（450、DADA）对脱硫共混物的凝胶含量，门尼粘度，熔体流动速率，溶胶红外光谱及热塑性弹性体的力学性能，压缩永久变形的影响，实验结果表明: (1)动态交联热塑性弹性体的动态交联反应程度与其剪切应力场强度之间存在明显动态平衡过程:较低螺杆转速及较弱剪切应力场强度，反应物混合不均匀、交联化反应不充分，材料力学性能较差，而过高螺杆的转速及过高的剪切应力场强度，橡胶大分子相对运动增强，碰撞反应概率下降，对橡胶大分子的交联反应具有抑制作用，并引起了热塑性弹性体的交联密度及力学性能明显下降。 (2)三种硫化助剂（DCP、PF及PDF）相比较，反应温度、交联反应助剂品种及用量、挤出机螺杆转速均存在最佳值，在反应温度180℃、最佳交联助剂(PF/SnCl2)、用量(4phr)及最佳螺杆转速(300rpm)条件下，EPDM/PP动态交联热塑性弹性体的拉伸强度、断裂伸长率、交联密度和压缩永久形变分别可达到23.6MPa、431.5％、98.3％、27.9％。 (3)亚临界流体挤出法复合诱导EPDM废橡胶粉的脱硫反应过程中，亚临界乙醇/水混合物(7/3)或亚临界丙醇条件对脱硫反应中S-S键的断裂具有较好的选择性，可引起废胶粉交联网络中S-S交联键断裂反应增加，而主链断裂反应下降，并引起所得脱硫产物的动态交联热塑性弹性体材料的力学性能的明显增大。在亚临界正丙醇的最佳反应挤出条件下（220℃、2.5MPa、600rpm），以烷基酚多硫化物(450)为脱硫促进剂时，所得脱硫共混物(DEPDM/EPDM)制备的动态交联热塑性弹性体材料(DEPDM/EPDM)/PP的拉伸强度和断裂伸长率分别达到17.1MPa和443％，其力学性能和断面形貌结构明显优于以传统罐式脱硫法所得的相应材料。 (4)SBR胶和NR胶主链均含有双键结构，在发生动态交联反应的同时，也存在明显的主链断链、降解反应，所得热塑性弹性体SBR/PP和NR/PP的断裂伸长率不能满足使用要求。而HDPE基体不易降解并倾向于参与与橡胶分散相的交联反应，所得热塑性弹性体SBR/HDPE和NR/HDPE的凝胶含量及断裂伸长率均明显高于PP基热塑性弹性体的相应值。 (5)SBR基和NR基轮胎胶粉脱硫反应过程中，HDPE参与了嵌段反应，并引起了(DSBR/HDPE)/HDPE/SBR和(DNR/HDPE)/HDPE/NR热塑性弹性体断裂伸长率的明显增大。在最佳脱硫工艺(W-SBR/HDPE(70/30)、乙醇/水(7/3)、200℃、1000rpm、2.6MPa)及最佳交联助剂(PDM)及用量(2phr)的条件下，所得(DSBR/HDPE)/HDPE/SBR热塑性弹性体材料的拉伸强度、断裂伸长率及压缩永久变形分别可达12.1MPa、437％、54.1％。而NR基轮胎胶粉由于分子主链含烯丙基结构，易断链、降解，所得材料断裂伸长率较低，不宜制备热塑性弹性体材料。