增容剂对epdmpa硫化胶性能的影响

增容剂对epdmpa硫化胶性能的影响

三乙二醇（epdm）的分子主链为非极性饱和结构。因此，它具有良好的耐发芽性、耐酸碱性和耐磁性溶剂性能，同时也存在着无法承受的缺点，以及与其他材料难以融合。本研究探究3种不同的增容剂对EPDM/PA共混硫化胶热空气老化前后以及耐油后物理机械性能的影响,并对两相的相容性进行了研究。1实验部分1.1主要原材料三元乙丙橡胶,EPDM4045,门尼黏度ML1.2基本组成硫化及物理机械性能试样配方见表1。DSC测试试样配方见表2。1.3实验仪器与设备转矩流变仪,RM-200/300型,哈尔滨哈普电气技术有限责任公司;开炼机,X(S)K-160型,上海双翼橡塑机械有限公司;平板硫化机,HS100T-FTMO-907型,佳鑫电子设备科技有限公司;拉力实验机,AI-7000M型,高铁科技股份有限公司;邵尔A型硬度计,上海险峰电影机械厂;老化实验箱,401A型,上海实验仪器有限公司;DIN磨耗机,高铁科技股份有限公司;差示扫描量热仪,DSC1型,梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司。1.4样品制备将转矩流变仪设置温度为150℃,转速50r·min1.5热空气老化对拉伸性能的影响常温下测试拉伸性能、撕裂性能和磨耗性能。硫化条件为170℃×30min。热空气老化(100℃×72h)后,测试拉伸性能。常温下耐油24h后,测试拉伸性能、质量变化率和体积变化率。测试条件:温度,(23±2)℃;湿度,相对湿度为50%;拉伸、撕裂速率,500mm·min各项性能均按国家标准进行测试。2结果与讨论2.1不同混炼胶硫化能力的研究表3为3种增容剂分别对混炼胶硫化特性的影响。从表3看出,加入增容剂之后混炼胶的扭矩差值均变小,加CPE与POE-g-MAH的混炼胶的硫化时间基本相同,最高扭矩与最低扭矩差值也基本相同,加EPDM-g-MAH的混炼胶硫化时间最短,扭矩差值最大,可能是因为增容剂EP-DM-g-MAH参与硫化,而CPE和POE-g-MAH基本是不参与硫化的,以线性的分子链存在于硫化胶中,在硫化仪上下模腔转子的来回转动过程中会起到润滑剂的作用,因而使扭矩值变小,扭矩的上升速率也降低。所以增容剂为EPDM-g-MAH时硫化速度最快。2.2热空气老化前后硫化胶的拉伸强度和硬度变化情况图1是不同种类增容剂对硫化胶物理机械性能的影响。由图1看出,加入增容剂对硫化胶热空气老化前后和耐油后的拉伸强度均有提高,增容剂为EP-DM-g-MAH时提高幅度最大。CPE在制备时由于氯化不均,形成类似于PVC-PE的嵌段结构,主链为完全饱和结构,且与EPDM相似,都具有相同的ue0fcCH所以CPE的加入,在一定程度上能提高EP-DM与PA两相的结合力,增加相容性。接枝物EPDM-g-MAH和POE-g-MAH的分子链主链均为饱和结构,与EPDM有良好的相容性,接枝上的马来酸酐(MAH)基团在熔融共混时与PA又能发生如下反应:因此,EPDM-g-MAH和POE-g-MAH把EPDM相和PA相通过“架桥”的方式连接起来,增大了两相之间的结合力。由于EPDM-g-MAH的非极性端是与基体物质相同的EPDM,能够与基体一起参与硫化,所以其与基体的结合力更好,因此拉伸强度值也最大。热空气老化后,拉伸强度值略低于老化前,认为是硫化胶在热空气老化过程中交联网络的均匀性变差所致。耐油后,液压油进入硫化胶中,增大了分子间距,使得分子间的作用力变小,所以拉伸强度值明显下降。从图2看出,增容剂能显著提高硫化胶的撕裂强度,当增容剂为EPDM-g-MAH时,硫化胶的撕裂强度最大,EPDM-g-MAH分子链中的EPDM和MAH分别与EPDM和PA产生好的相容作用,从而显著提高EPDM与PA的相容性,使得两相能更好地结合,撕裂强度增大。由图3看出,当增容剂为EPDM-g-MAH时,增容剂中的EPDM一端能与基体一起参与硫化交联,两相相容性变好,热空气老化前后和耐油后的扯断伸长率均为最大值。热空气老化后的扯断伸长率低于老化前,原因是在热空气老化过程中,硫化胶进一步硫化,交联密度增大所致。在耐油过程中,液压油渗入硫化胶中,增大了分子链间的间距,减小了分子间作用力,耐油后的扯断伸长率显著降低。从图4看出,加入增容剂后硫化胶的100%定伸应力增加,耐油前后各类增容剂的100%定伸应力值基本不变,热空气老化后增容剂CPE的100%定伸应力值最大,EPDM-g-MAH次之,POE-g-MAH最小。这是因为硫化体系中的Na-22能对CPE起到一定的硫化作用,但是由于Na-22的量很少,所以硫化速率非常缓慢,热空气老化过程中,CPE能够持续硫化,交联密度进一步增加,限制了分子链的滑移,EPDM-g-MAH的主链部分能与基体同时硫化,交联密度也会在一定范围内增加,而POE-g-MAH的POE部分并不会发生交联现象,所以热空气老化后POE-g-MAH的100%定伸应力值最小。由图5看出,增容剂种类的改变对硬度值无影响。热空气老化后的硬度值普遍高于老化前,由于老化过程中,硫化胶的分子链之间进一步交联,交联密度增加,硬度值增加。图6是增容剂种类对热空气老化前后拉伸永久变形的影响,老化后的拉伸永久变形显著低于老化前,最大值为POE-g-MAH,认为是老化过程中硫化胶进一步交联,交联密度增大所致。由于增容剂CPE和EPDM-g-MAH的非极性部分在老化过程中均进一步硫化,而POE却不发生交联现象,所以老化后POE-g-MAH的交联密度最小,拉伸永久变形值最大。图7中,随着增容剂的加入,硫化胶的磨耗值降低。增容剂为EPDM-g-MAH时硫化胶的磨耗值最小,这是因为EPDM-g-MAH中的非极性部分为EPDM,与基体是同种物质,在硫化过程中形成的交联网络均匀而同一,不易发生相分离现象。增容剂及其种类对硫化胶质量变化率和体积变化率的影响见图8。在误差范围内硫化胶的质量变化率和体积变化率基本不变,认为是PA的极性强,且对非极性油的抗耐性要远远大于EP-DM,故在考察范围内,PA在硫化胶的耐油性上起主导作用,增容剂的种类对硫化胶质量变化率和体积变化率的影响不大。2.3共混胶内t表4为不同种类增容剂混炼胶的DSC测试结果。对于高分子二元共混物,如果两组分间可以完全相容,共混物则为均相体系,只表现出一个T由表4看出,当在80/20的共混胶内加入6份的增容剂后,EPDM和PA的玻璃化转变温度值发生变化:增容剂为CPE时,两者的玻璃化转变温度差值为116.15℃,说明两种物质的T单从玻璃化转变温度来看,从共混物两相T2.4增容剂对rpd-g-mah的影响添加不同增容剂的共混胶的SEM照片见图9。从图9看出,没有加入增容剂的共混胶中PA以规则的球状分散在EPDM中,球状的PA表面光滑,与海相EPDM的界面明显,两相的相容性很差。加入增容剂CPE后,球状的PA形状变得不规则,并且在PA表面附着大量的CPE颗粒,接触面积增大,相容性变好。增容剂EPDM-g-MAH的加入使PA完全失去球状形态,且与EP-DM相的界面模糊,显著的提高了相容性。POE-g-MAH作为增容剂时,PA的形状略有变化,部分界面不明显,说明增容剂POE-g-MAH对PA与EPDM的相容性也有一定程度的提高。3改性硫化胶的拉伸1)增容剂的加入对硫化胶的拉伸强度、撕裂强度和100%定伸应力等有一定的提高。CPE为增容剂时,热空气老化前后硫化胶的拉伸永久形变值最小;EP