EPDM/TPX動態硫化共混型熱塑性彈性體（TPV）的制備及性能

徐萌萌，宗成中（青島科技大學橡塑材料與工程教育部重點實驗室，山東　青島　266042）

EPDM/TPX動態硫化共混型熱塑性彈性體（TPV）的制備及性能

徐萌萌，宗成中（青島科技大學橡塑材料與工程教育部重點實驗室，山東青島266042）

通過對不同橡塑比的EPDM/TPX進行動態硫化研究，發現當共混比60/40時，共混物的綜合性能較好。在不同的溫度下對橡塑比為60/40的共混物進行動態硫化，研究發現在230 ℃下動態硫化的效果較好。另外，對橡塑比為60/40 的EPDM/TPX在不同轉速下進行研究，結果表明當轉速為70 r/min時，共混物的力學性能較好。

EPDM；TPX；動態硫化；力學性能

TPX為聚 4-甲基戊烯-1，是一種新型聚烯烴材料[1]。除具有普通聚烯烴材料的基本性能外，還具有非常優秀的其它性能，如：非常突出的光學性能、機械性能耐高溫以及電學性能等。TPX的熔點高達230 ℃，所以其可以在較高的溫度下使用。作為塑料使用時，可以用在醫療器械、電子電器、包裝材料等方面。

自從發明用動態硫化法制備熱塑性彈性體以來，人們廣泛研究了各種類型的熱塑性彈 性 體。 例 如，EPDM/PP、EPDM/EVA、EPDM/iPB等[2~5]。但是，對于動態硫化法制備EPDM/TPX熱塑性彈性體未見報道。應用動態硫化法制備的熱塑性彈性體的用途越來越廣，在密封件、汽車配件等領域得到了廣泛的應用。由于TPX的熔點較高，而乙丙橡膠的耐高溫性較好及玻璃化轉變溫度較低，所以兩者共混物有較廣的溫度使用范圍。本課題意在制備耐高低溫材料，使得材料有較大的溫度使用范圍。本文探討了橡塑比、硫化體系、轉速及動態硫化溫度對EPDM/TPX共混物性能的影響。

1　實驗

1.1原料

EPDM 3702 日本三井；TPX 日本三井；炭黑 N660，工業級；氧化鋅，天津博迪化工股份有限公司；硬脂酸，天津博迪化工股份有限公司；硫磺、DCP 、DM、防老劑264等均為市售產品。

1.2儀器及設備

密煉機, XSM-500, 上海科創橡塑股份有限公司；雙輥開煉機, X(S)K-160, 上海雙翼橡塑機械有限公司；轉矩流變儀,XSS-300, 上海科創橡塑機械設備有限公司；平板硫化機，XLB型，青島第三橡膠機械廠；氣壓式自動切片機，GT-7016-AR，臺灣高鐵科技股份有限公司；電子拉力機，Z005，德國Zwick公司；邵爾A硬度計，GT-GS-ME，高鐵檢測儀器有限公司；厚度計，GT-313-A1，高鐵科技股份有限公司。

1.3基本配方

EPDM/TPX 按實驗需求比配制，兩者之和為100份，防老劑264 ：1，N660：50。

硫磺硫化體系：氧化鋅：5，硬脂酸：1，促進劑 DM：1.5，TMTD：0.5，S：1（按100 份EPDM計算）。

過氧化物硫化體系：氧化鋅：5，硬脂酸：1，DCP：3，S：0.5（按100份EPDM計算）。

1.4實驗方法

（1）先將EPDM 在70 ℃的密煉機中塑煉，然后依次加入小料、促進劑、炭黑，共混一定的時間后出料制成母煉膠。將母煉膠在開煉機上下片，備用。

（2）將哈克轉矩流變儀調至230 ℃，待料溫達到預定溫度后，先加入TPX融化4 min后，加入母煉膠，2 min后加入硫磺或DCP及助硫化劑硫磺，由于在200 ℃下測得EPDM的t90 為2 min左右，考慮到橡膠相的充分硫化及分散問題，故動態硫化3 min后，出料。然后在高溫開煉機上下片。

（3）將平板模壓機調至230 ℃，將模具預熱10 min，取出模具放入待壓試樣后，預熱1 min，保壓3 min，冷壓5 min后得到試樣。

1.5性能測試

拉伸強度、斷裂伸長率、撕裂強度均用德國Zwick公司生產的電子拉力機按GB/T 16421-1996測試。壓縮永久變形 K=[(h0-h2)/(h0-h1)]×100%，h0為壓縮前試樣高度，h1=4.72 mm為壓縮時試樣高度，h2為在一定溫度下壓縮一定時間后，30 min恢復后的試樣高度。

2　結果與討論

2.1不同橡塑比對動態硫化所得共混物的性能的影響

將不同橡塑比的共混物進行動態硫化，所得共混物的力學性能見表1。

表1　不同橡塑比的共混物性能（此表中的壓縮永久形變為常溫下壓縮72 h所得的數據）

從表1中可以看出隨著共混物中塑料相TPX比例的增加,材料的拉伸強度提高,斷裂伸長率減小,硬度變大,拉伸永久變形變大,壓縮永久變形也變大。究其原因，塑料相提供共混物的強度，橡膠粒子為共混物的韌性做出貢獻。在橡膠相比例大的共混物中，主要顯示橡膠的性質如，低的硬度、高彈性等。而在塑料相比例大的共混物中，主要顯示塑料的性質，如：高的模量、拉伸強度、高硬度等。隨著塑料相比例的增加，TPV的拉伸強度變大，彈性變小。采用硫磺硫化TPV的扯斷伸長率在橡塑比為60/40時，出現最大值。綜合考慮到共混物的綜合性能及成本等因素，本實驗選取橡塑比為60/40進行研究。當橡塑比為60/40時，過氧化物硫化體系與硫磺硫化體系相比，共混物的拉伸強度較低，拉伸永久變形、拉斷伸長率和壓縮永久變形較大，邵A硬度較小。因為DCP使得TPX分子降解斷鏈的結果，由于TPX分子的斷鏈，TPX的分子量下降，使得共混物的拉伸強度及硬度較小。用DCP硫化的共混物綜合性能不如硫磺硫化體系。

不同橡塑比的共混物應力-應變曲線見圖1。

圖1　應力-應變曲線

從圖1中可以看出隨著塑料相的比例增加，TPV模量變高，拉伸強度變大。橡膠相比例較高時，由于橡膠相的增韌作用，TPV的模量較低。當橡塑比為60/40共混物的拉斷伸長率較大，綜合性能較好。

2.2不同動態硫化溫度下共混物的性能

將橡塑比為60/40的EPDM/TPX進行研究，先將TPX在230 ℃下融化后加入母煉膠，共混一段時間后取出膠料，然后在不同的溫度下加入硫化體系進行動態硫化，所得共混物的性能見表2。

從表2中可看出隨著動態硫化溫度的下降共混物的拉伸強度、撕裂強度、斷裂伸長率出現先下降后上升的趨勢，硬度值變化不大。出現上述現象的原因可能是在高溫下，塑料相熔融的比較充分，黏度較小，橡膠相所受的剪切力比較大能夠以較小的顆粒分散在塑料相中，故其力學性能較好。在較低的溫度下可能橡膠相的硫化比較充分并且沒有出現硫化返原現象，故其力學性能升高。

表2　不同動態硫化溫度下共混物的性能

2.3不同的轉速下橡塑比為60/40的共混物動態硫化力學性能研究

將橡塑比為60/40的共混物在230 ℃溫度下于不同的轉速下進行動態硫化。所得共混物的性能見圖2。

圖2　不同轉速下動態硫化共混物的拉伸強度

從圖2中可以看出，隨著轉速的提高，拉伸強度出現先增大后下降的趨勢。是因為在低的轉速下，被剪切的橡膠粒子較大并且不能均勻的分散在塑料相中，使得共混物的拉伸強度不高。在高的轉速下，TPX分子鏈可能斷鏈并且塑料相可能破碎，導致共混物的拉伸強度不高。故轉速在70r/min的時候拉伸強度較高。

圖3為純EPDM的DSC曲線，在45 ℃時有個熔融峰，說明EPDM部分結晶。在不同的轉速下，其結晶速率不同，在70 r/min時的EPDM結晶速率可能和其混合速率一致，所得混合物的結晶度較大，晶體生長的比較完善，補強效果較好，故共混物在70 r/min時的性能較好。

3　結論

（1）通過對不同橡塑比的動態硫化共混物進行研究，綜合考慮共混物的性能及成本等諸多因素，橡塑比為60/40時，共混物的性能較有價值。

圖3　純EPDM的DSC曲線

（2）對不同的動態硫化溫度進行研究，230 ℃動態硫化時的共混物綜合性能較好。

（3）在不同的轉速下，對動態硫化共混物進行研究發現在轉速為70 r/min時，共混物的拉伸強度較好。

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Preparation and properties of EPDM / TPX dynamically vulcanized thermoplastic elastomer blends (TPV)

Preparation and properties of EPDM / TPX dynamically vulcanized thermoplastic elastomer blends (TPV)

Xu Mengmeng, Zong Chengzhong
(Ministry of Education Key Laboratory for Rubber & Plastic Materials and Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, Shandong, China)

Through the dynamic vulcanization research on various rubber plastic ratios of EPDM / TPX, we found that the blend had better overall performance when the blending ratio was 60/40. At different temperatures, we dynamically vulcanized the 60/40 blend, and found that the dynamic vulcanization effect was better at 230℃. In addition, we studied the 60/40 EPDM / TPX at different speeds, and the results showed that the blend has better mechanical properties when the speed was 70 r / min.

EPDM; TPX; dynamic vulcanization; mechanical property

TQ334

1009-797X(2015)12-0046-04

B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2015.12.008

徐萌萌（1990-），女，青島科技大學在讀碩士，研究方向主要為EPDM/TPX熱塑性彈性體的制備及表征。

2014-10-16