EPDM/TPX动态硫化共混型热塑性弹性体（TPV）的制备及性能

徐萌萌，宗成中（青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室，山东　青岛　266042）

EPDM/TPX动态硫化共混型热塑性弹性体（TPV）的制备及性能

徐萌萌，宗成中（青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室，山东青岛266042）

通过对不同橡塑比的EPDM/TPX进行动态硫化研究，发现当共混比60/40时，共混物的综合性能较好。在不同的温度下对橡塑比为60/40的共混物进行动态硫化，研究发现在230 ℃下动态硫化的效果较好。另外，对橡塑比为60/40 的EPDM/TPX在不同转速下进行研究，结果表明当转速为70 r/min时，共混物的力学性能较好。

EPDM；TPX；动态硫化；力学性能

TPX为聚 4-甲基戊烯-1，是一种新型聚烯烃材料[1]。除具有普通聚烯烃材料的基本性能外，还具有非常优秀的其它性能，如：非常突出的光学性能、机械性能耐高温以及电学性能等。TPX的熔点高达230 ℃，所以其可以在较高的温度下使用。作为塑料使用时，可以用在医疗器械、电子电器、包装材料等方面。

自从发明用动态硫化法制备热塑性弹性体以来，人们广泛研究了各种类型的热塑性弹 性 体。 例 如，EPDM/PP、EPDM/EVA、EPDM/iPB等[2~5]。但是，对于动态硫化法制备EPDM/TPX热塑性弹性体未见报道。应用动态硫化法制备的热塑性弹性体的用途越来越广，在密封件、汽车配件等领域得到了广泛的应用。由于TPX的熔点较高，而乙丙橡胶的耐高温性较好及玻璃化转变温度较低，所以两者共混物有较广的温度使用范围。本课题意在制备耐高低温材料，使得材料有较大的温度使用范围。本文探讨了橡塑比、硫化体系、转速及动态硫化温度对EPDM/TPX共混物性能的影响。

1　实验

1.1原料

EPDM 3702 日本三井；TPX 日本三井；炭黑 N660，工业级；氧化锌，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、防老剂264等均为市售产品。

1.2仪器及设备

密炼机, XSM-500, 上海科创橡塑股份有限公司；双辊开炼机, X(S)K-160, 上海双翼橡塑机械有限公司；转矩流变仪,XSS-300, 上海科创橡塑机械设备有限公司；平板硫化机，XLB型，青岛第三橡胶机械厂；气压式自动切片机，GT-7016-AR，台湾高铁科技股份有限公司；电子拉力机，Z005，德国Zwick公司；邵尔A硬度计，GT-GS-ME，高铁检测仪器有限公司；厚度计，GT-313-A1，高铁科技股份有限公司。

1.3基本配方

EPDM/TPX 按实验需求比配制，两者之和为100份，防老剂264 ：1，N660：50。

硫磺硫化体系：氧化锌：5，硬脂酸：1，促进剂 DM：1.5，TMTD：0.5，S：1（按100 份EPDM计算）。

过氧化物硫化体系：氧化锌：5，硬脂酸：1，DCP：3，S：0.5（按100份EPDM计算）。

1.4实验方法

（1）先将EPDM 在70 ℃的密炼机中塑炼，然后依次加入小料、促进剂、炭黑，共混一定的时间后出料制成母炼胶。将母炼胶在开炼机上下片，备用。

（2）将哈克转矩流变仪调至230 ℃，待料温达到预定温度后，先加入TPX融化4 min后，加入母炼胶，2 min后加入硫磺或DCP及助硫化剂硫磺，由于在200 ℃下测得EPDM的t90 为2 min左右，考虑到橡胶相的充分硫化及分散问题，故动态硫化3 min后，出料。然后在高温开炼机上下片。

（3）将平板模压机调至230 ℃，将模具预热10 min，取出模具放入待压试样后，预热1 min，保压3 min，冷压5 min后得到试样。

1.5性能测试

拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度均用德国Zwick公司生产的电子拉力机按GB/T 16421-1996测试。压缩永久变形 K=[(h0-h2)/(h0-h1)]×100%，h0为压缩前试样高度，h1=4.72 mm为压缩时试样高度，h2为在一定温度下压缩一定时间后，30 min恢复后的试样高度。

2　结果与讨论

2.1不同橡塑比对动态硫化所得共混物的性能的影响

将不同橡塑比的共混物进行动态硫化，所得共混物的力学性能见表1。

表1　不同橡塑比的共混物性能（此表中的压缩永久形变为常温下压缩72 h所得的数据）

从表1中可以看出随着共混物中塑料相TPX比例的增加,材料的拉伸强度提高,断裂伸长率减小,硬度变大,拉伸永久变形变大,压缩永久变形也变大。究其原因，塑料相提供共混物的强度，橡胶粒子为共混物的韧性做出贡献。在橡胶相比例大的共混物中，主要显示橡胶的性质如，低的硬度、高弹性等。而在塑料相比例大的共混物中，主要显示塑料的性质，如：高的模量、拉伸强度、高硬度等。随着塑料相比例的增加，TPV的拉伸强度变大，弹性变小。采用硫磺硫化TPV的扯断伸长率在橡塑比为60/40时，出现最大值。综合考虑到共混物的综合性能及成本等因素，本实验选取橡塑比为60/40进行研究。当橡塑比为60/40时，过氧化物硫化体系与硫磺硫化体系相比，共混物的拉伸强度较低，拉伸永久变形、拉断伸长率和压缩永久变形较大，邵A硬度较小。因为DCP使得TPX分子降解断链的结果，由于TPX分子的断链，TPX的分子量下降，使得共混物的拉伸强度及硬度较小。用DCP硫化的共混物综合性能不如硫磺硫化体系。

不同橡塑比的共混物应力-应变曲线见图1。

图1　应力-应变曲线

从图1中可以看出随着塑料相的比例增加，TPV模量变高，拉伸强度变大。橡胶相比例较高时，由于橡胶相的增韧作用，TPV的模量较低。当橡塑比为60/40共混物的拉断伸长率较大，综合性能较好。

2.2不同动态硫化温度下共混物的性能

将橡塑比为60/40的EPDM/TPX进行研究，先将TPX在230 ℃下融化后加入母炼胶，共混一段时间后取出胶料，然后在不同的温度下加入硫化体系进行动态硫化，所得共混物的性能见表2。

从表2中可看出随着动态硫化温度的下降共混物的拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率出现先下降后上升的趋势，硬度值变化不大。出现上述现象的原因可能是在高温下，塑料相熔融的比较充分，黏度较小，橡胶相所受的剪切力比较大能够以较小的颗粒分散在塑料相中，故其力学性能较好。在较低的温度下可能橡胶相的硫化比较充分并且没有出现硫化返原现象，故其力学性能升高。

表2　不同动态硫化温度下共混物的性能

2.3不同的转速下橡塑比为60/40的共混物动态硫化力学性能研究

将橡塑比为60/40的共混物在230 ℃温度下于不同的转速下进行动态硫化。所得共混物的性能见图2。

图2　不同转速下动态硫化共混物的拉伸强度

从图2中可以看出，随着转速的提高，拉伸强度出现先增大后下降的趋势。是因为在低的转速下，被剪切的橡胶粒子较大并且不能均匀的分散在塑料相中，使得共混物的拉伸强度不高。在高的转速下，TPX分子链可能断链并且塑料相可能破碎，导致共混物的拉伸强度不高。故转速在70r/min的时候拉伸强度较高。

图3为纯EPDM的DSC曲线，在45 ℃时有个熔融峰，说明EPDM部分结晶。在不同的转速下，其结晶速率不同，在70 r/min时的EPDM结晶速率可能和其混合速率一致，所得混合物的结晶度较大，晶体生长的比较完善，补强效果较好，故共混物在70 r/min时的性能较好。

3　结论

（1）通过对不同橡塑比的动态硫化共混物进行研究，综合考虑共混物的性能及成本等诸多因素，橡塑比为60/40时，共混物的性能较有价值。

图3　纯EPDM的DSC曲线

（2）对不同的动态硫化温度进行研究，230 ℃动态硫化时的共混物综合性能较好。

（3）在不同的转速下，对动态硫化共混物进行研究发现在转速为70 r/min时，共混物的拉伸强度较好。

[1] 陶海俊, 张军. 聚4-甲基戊烯-1(TPX)的加工和应用[J]. 合成材料老化与应用, 2006, 35(2): 50~54.

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[5] 魏栋, 姚薇, 贺爱华. EPDM/iPB 共混型热塑弹性体的制备与性能[J]. 山东化工, 2011, 40(6): 7~9.

[6] Mirzazadeh H, Katbab A A. PP/EPDM based thermoplastic dynamic vulcanizates with organoclay: morphology, mechanical and viscoelastic properties[J]. Polymers for advanced technologies, 2006, 17(11~12): 975~980.

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，青岛科技大学在读硕士，研究方向主要为EPDM/TPX热塑性弹性体的制备及表征。

2014-10-16