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EPDM(三元乙丙橡膠)是應(yīng)用廣泛的合成橡膠,自1963年首次生產(chǎn)以來,在汽車、建筑、電子電器等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,其生產(chǎn)能力已躍居合成橡膠第三位。EPDM中雖然引入了二烯類單體,雖然側(cè)基僅有1%~2%的不飽和第三單體,但其主鏈仍與二元乙丙橡膠一樣,為不含雙鍵的完全飽和的非極性直鏈型結(jié)構(gòu)。
PP(聚丙烯)是一種通用塑料,產(chǎn)量大,價(jià)格低,有較好的力學(xué)性能、電性能、耐熱性及耐油性,但由于PP的韌性較差及結(jié)構(gòu)上的原因造成的耐老化性能較差, 長期以來只能作為普通材料使用。為了提高PP的使用檔次和擴(kuò)大其應(yīng)用范圍,可用EPDM改性PP制得了力學(xué)性能、耐熱性、耐老化性能均較好的改性PP,成為一種工程塑料。
EPDM/PP共混型TPE的制備經(jīng)歷了簡單機(jī)械共混、部分動態(tài)硫化共混和動態(tài)硫化共混3個階段。第1階段是在PP中摻入已脫硫的EPDM進(jìn)行熔融共混,熔融溫度必須高于PP的熔點(diǎn);第2階段是在PP與EPDM共混時(shí),借助硫化劑和機(jī)械剪切應(yīng)力使橡膠組分部分動態(tài)硫化,產(chǎn)生少量交聯(lián)結(jié)構(gòu);第3階段是制備完全硫化的EPDM/PP共混物。
采用動態(tài)硫化法使EPDM/PP完全交聯(lián)制得的EP-TPV,與簡單共混EPDM/PP相比,動態(tài)硫化EPDM/PP有3個主要優(yōu)點(diǎn):
(1)模量較低的EPDM柔性長鏈經(jīng)化學(xué)交聯(lián)后,強(qiáng)化了對PP的增韌效果;
(2)交聯(lián)后被扯斷細(xì)化的EPDM顆??朔嗽诤唵喂不祗w系中EPDM 柔性長鏈因相互纏結(jié)所導(dǎo)致的熔融粘度大、加工流動差的缺點(diǎn);
(3)交聯(lián)EPDM易形成均勻的顆粒,能均勻分布在PP基質(zhì)中,使材料各處性能更均一。
動態(tài)硫化制得的EP-TPV中,PP的非晶部分和EPDM在界面處有相互滲透作用,因此相容性很好。橡膠態(tài)的EPDM以微粒狀分散于連續(xù)的塑料中,分散的橡膠微粒作為大量的應(yīng)力集中物,大大提高了材料的韌性,所以共混物的斷裂伸長率和沖擊強(qiáng)度提高。而非晶性的EPDM加入到PP中,破壞了其分子排列的規(guī)整性,降低了PP的結(jié)晶度,導(dǎo)致了共混物拉伸強(qiáng)度的下降。
EP-TPV的性能因其配方和制備工藝而異。通常情況下,橡塑比越低,EP-TPV的耐溶劑性和加工流動性越好,力學(xué)強(qiáng)度越高,但永久變形增大,彈性變差。制備工藝對性能的影響是通過影響其微觀相態(tài)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的,EP-TPV中EPDM粒子粒徑越小,分散越均勻,粒子交聯(lián)度越高,其力學(xué)強(qiáng)度越高,加工流動性和形態(tài)穩(wěn)定性越好。
EP-TPV可以采用塑料的加工方法,如擠出、注射、中空成型進(jìn)行加工。而且充分交聯(lián)的EPDM粒子在加工溫度下仍保持穩(wěn)定和足夠的強(qiáng)度,所以能夠一直保持形態(tài)的穩(wěn)定,這對加工極為有利。EP-TPV的應(yīng)用雖然還不能完全達(dá)到傳統(tǒng)硫化橡膠的水平,但由于其加工方便,材料重復(fù)利用率高,耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性、耐溶劑性及電絕椽性良好等,被廣泛用于汽車配件、電線電纜、土木建筑、家用電器等行業(yè)。