PP/EVA/胶粉热塑性弹性体的制备及性能研究

臧亚南，王艳秋，徐云慧

（徐州工业职业技术学院，江苏 徐州 221140）

我国城市化进程的推动以及农业、水利和交通设施的建设为防水卷材的发展提供了巨大的市场空间和更高的性能要求[1]。近年来，热塑性弹性体（TPV）类防水卷材因其具有良好的物理性能、低温柔性、伸缩变形性、耐腐蚀性以及采用冷施工工艺得到较快发展[2]。

废胶粉是将废旧轮胎通过机械方式粉碎后得到的粉末状物质[3-4]，将其应用于TPV类防水卷材中既可降低防水卷材成本，又可减少废旧轮胎的污染问题[5-6]。

聚丙烯（PP）具有较好的刚性、耐酸碱性、化学稳定性、成型加工性和较低的价格[7]。乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）具有良好的耐低温性能，且能够改善胶粉与PP间的相容性。

本工作研究胶粉改性剂种类、相容剂聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH）用量和EVA/胶粉共混比对PP/EVA/胶粉TPV性能的影响，为TPV防水卷材制备提供参考。

1 实验

1.1 主要原材料

PP，牌号T30S，中国石化青岛炼油化工有限责任公司产品；EVA，牌号220，美国杜邦公司产品；胶粉，河南焦作弘瑞橡胶有限责任公司产品；201酚醛树脂，山西化工研究所有限公司产品；橡胶活化剂450，安徽金马橡胶助剂有限公司产品；橡胶再生剂RV，河北瑞威科技有限公司产品；松香，市售品。

1.2 试验配方

PP/EVA/胶 粉 100，润 滑 剂 2.5，防 老剂 1，胶粉改性剂 胶粉用量的5%，其他 2。

1.3 试样制备

胶粉在100 ℃的烘箱中干燥4 h后，置于开炼机中塑炼2 min，加入改性剂混炼10 min，取出待用。PP在XSS-300型转矩流变仪密炼室（温度为180 ℃、转子转速为80 r·min-1）中熔融塑化后，加入改性胶粉、EVA和润滑剂等进行共混。混炼胶采用平板硫化机于180℃下先热压（5 min）、再冷压至40～50 ℃。硫化胶在室温停放24 h后备用。

1.4 性能测试

邵尔A型硬度按GB/T 531.1—2008《硫化橡胶或热塑性橡胶 压入硬度试验方法 第1部分：邵氏硬度计法（邵尔硬度）》进行测试；拉伸性能按GB/T 528—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》进行测试；撕裂强度按GB/T 529—2008《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定（裤形、直角形和新月形试样）》进行测试，采用直角形试样。

2 结果与讨论

2.1 TPV的主要性能指标

根据GB/T 18173.1—2012《高分子防水材料第1部分：片材》和应用条件，确定PP/EVA/胶粉TPV主要性能指标见表1。

表1 PP/EVA/胶粉TPV主要的性能指标

2.2 胶粉改性剂对TPV性能的影响

为提高胶粉与PP和EVA的界面结合性能，采用改性剂改性胶粉[8]。胶粉改性剂对PP/EVA/胶粉TPV性能的影响如表2所示。

从表2可以看出：与采用未改性胶粉相比，采用改性胶粉制得的TPV邵尔A型硬度变化不大，拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度显著增大，说明4种改性剂均能提高胶粉与PP和EVA的相容性；橡胶再生剂RV改性胶粉制得TPV的物理性能和耐老化性能较好，这是因为在常温常压下，橡胶再生剂RV可以在短时间内使硫黄硫化的胶粉再生。

表2 胶粉改性剂对TPV性能的影响

2.3 PP-g-MAH用量对TPV性能的影响

为进一步改善材料相容性，添加PP-g-MAH作相容剂，PP-g-MAH用量对TPV性能的影响如图1～3所示（PP/EVA/胶粉共混比为40/15/45，胶粉改性剂采用201酚醛树脂）。从图1～3可以看出，随着PP-g-MAH用量增大，TPV的邵尔A型硬度变化不大，拉伸强度、拉断伸长率和老化后拉伸强度保持率先增大后减小，撕裂强度和老化后拉断伸长率保持率呈上升趋势。

图1 PP-g-MAH用量对TPV邵尔A型硬度和拉伸强度的影响

综上得出，当PP-g-MAH用量为5份时，TPV的综合性能较好。

2.4 EVA/胶粉共混比对TPV性能的影响

采用201酚醛树脂改性胶粉，采用5份PP-g-MAH作相容剂，EVA/胶粉共混比对TPV性能的影响如图4～6所示。从图4～6可以看出：随着EVA/胶粉共混比减小，TPV的邵尔A型硬度变化不大，拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度减小，老化后拉伸强度保持率和拉断伸长率保持率呈上升趋势；当EVA/改性胶粉共混比为30/30，25/35，20/40和15/45时，TPV的性能均满足指标要求。

图2 PP-g-MAH用量对TPV拉断伸长率和撕裂强度的影响

图4 EVA/胶粉共混比对TPV邵尔A型硬度和拉伸强度的影响

图3 PP-g-MAH用量对80 ℃×7 d老化后TPV拉伸强度保持率和拉断伸长率保持率的影响

图5 EVA/胶粉共混比对TPV拉断伸长率和撕裂强度的影响

综上得出，当EVA/胶粉共混比为15/45时，TPV的综合性能较好。

图6 EVA/胶粉共混比对80 ℃×7 d老化后TPV拉伸强度保持率和拉断伸长率保持率的影响

3 结论

（1）与采用未改性胶粉相比，采用201酚醛树脂、松香、橡胶活化剂450、橡胶再生剂RV改性胶粉均能提高其与EVA和PP的相容性，改善TPV的性能；橡胶再生剂RV改性胶粉制得的TPV物理性能和耐老化性能较好。

（2）当相容剂PP-g-MAH用量为5份时 ，TPV的综合性能较好。

（3）随着EVA/胶粉共混比减小，TPV的拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度减小，老化后拉伸强度保持率和拉断伸长率保持率增大。当EVA/胶粉共混比为15/45时，TPV的综合性能较好。