TPV动态硫化机制新理解

NewUnderstandingofMorphologyEvolutionofThermoplastic

Vulcanizate(TPV)duringDynamicVulcanization

2014.12.24文献信息

目录

Contents134前言形态学演化的简介心得体会2热塑性弹性体TPV简介前言

<一>定义热塑性弹性体(TPE)是一种将热塑性塑料与热固性橡胶相结合的高分子材料，兼具塑料和橡胶的特点，常温下具有橡胶的高弹性，高温下具有塑料的热成型加工性，可以采用类似热塑性树脂的加工工艺来反复加工和回收利用。目前，TPE材料已成为一种可替代传统材料的新型聚合物材料。前言

TPV

一般把动态硫化法制备的TPO称为TPV，主要分为两类：一类为EPDM/聚烯烃热塑性弹性体；另一类为烯烃类橡胶/聚烯烃热塑性硫化胶，如天然橡胶(NR)/PP、顺丁橡胶/高密度聚乙烯(BR/HDPE)等体系。其中EPDM/PP动态硫化弹性体大致占所有TPV弹性体90%的份额，其橡胶含量为60%~80%。TPV主要生产工艺

1、动态硫化法（DV法）将橡胶与不能硫化的热塑性树脂在高温、高剪切下熔融共混，在交联剂的作用下将橡胶硫化，得到大约尺寸在微米级别的微粒硫化橡胶相，并均匀的分散于树脂中。不需要像传统橡胶制品加工工艺一样，需要炼胶、硫化工艺，降低了设备投资、劳动力成本，提高了效率。TPV主要生产工艺

2、物理共混法硫化粉末橡胶作为原料,与热塑性塑料在常规的橡塑共混设备上共混,从而得到全硫化的热塑性弹性体动态硫化得到TPV的结构特征

大量高度交联的橡胶粒子呈分散相结构，粒径为1~2μm，赋予TPV具有硫化橡胶的高弹性少量塑料相(如20%)包覆在交联橡胶粒子周围形成连续相，赋予TPV具有塑料一样的热塑流动性和可反复加工性交联橡胶粒子内部成份复杂，包含交联剂、填料、增塑剂、防老剂、偶联剂等

传统观点认为共混物发生这种相态转变的主要原因是：交联橡胶相的延长、扩展、解体所导致。本文献通过一系列实验给出了一种新的见解。动态硫化过程形态学演变

1、动态硫化过程中橡胶相交联度的变化交联在C点已完成膨胀率Q和温度T的变化说明橡胶相的交联主要发生在动态硫化的初期动态硫化过程形态学演变

2、交联程度对橡胶纳米粒子生成的影响深色：EPDM；浅色：PP交联度低的熔融橡胶能大量团聚形成大尺径的胶团（尺径约500nm），高交联度的熔融橡胶只能相互凝聚形成尺径25-70nm橡胶纳米粒子。C点几乎无大的团聚，随着交联度的增加，只能通过少量凝聚形成小尺径粒子。动态硫化过程中，粒子的尺径变化主要依赖于是交联度的变化动态硫化过程形态学演变

3、动态硫化过程中共混物的形态演化

AFM得到的相高度图，深色：PP相；浅色：EPDM相A、B为连续结构，交联度低，C连续相变分散相，相转变（C不团聚，纳米粒子形成附聚体，相转变因素；D之后，附聚体尺径变大，趋于稳定）动态硫化过程形态学演变

4、动态硫化过程中形态演化机制

黄色区域代表PP相，蓝色区域代表橡胶相总结

刚开始时塑料为分散相，橡胶为连续相；但在共混过程中，橡胶同时发生原位交联反应，黏度大增，在机械剪切力的作用下被破碎为纳米级的颗粒；纳米颗粒间相互附聚，形成团状的附聚体网络结构，实现相反转，即塑料变为连续相，交联橡胶变为分散相。疑问与启示

文献提到橡胶纳米粒子相互作用形成小尺径的附聚体，但是附聚体的尺径不是一直增大，而是到了一定尺寸就不再增加？当橡胶纳米粒子的内聚力和EPDM纳米粒子附聚体的流体动力相等时，纳米粒子间就不再继续发生附聚，附聚体的直径保持不变。根据能量最低准则，球状的分布是最稳定的，附聚体最终也以球状结构稳定分布在PP基体中。微观结构对机械性能和加工性能起关键性作用，通过研究动态硫化过程的变化，可以控制各阶段的时间节点，得到橡胶作分散相均匀分散在PP基体中的最佳时间点，相当于提高PP与EPDM相容性，TPV的性能也得到提高。其他参考文献

[1]Wu,H.;Ning,N.;Tian,M.;Zhang,L.Newunderstandingofmicrostructureformationoftherubberphaseinthermoplasticvulcanizates(TPV).SoftMatter2014,10,1816−1822.[2]杨秀霞,吕晓东,高春雨.烯烃类热塑性弹性体国内外发展