基于饱和聚烯烃弹性体的TPV动态硫化特性与补强机理

Compared with traditional PP/EPDM blending system, a new thermoplastic vulcanizate(TPV) based on the saturated polyolefin elastomer POE and polypropylene blend shows excellent comprehensive performance and cost advantage, but it is necessary to solve some problems about dynamic vulcanization in the process of the preparation of TPV. First of all, without double bond the traditional sulfur can not be used to cure the saturated elastomers, and the curing with the peroxide will cause the degradation of PP matrix; secondly, after crosslinking by peroxide the mechanical strength of POE decreased. This research work will choose specific co-crosslinking agent for peroxide to reduce the degradation reaction of PP effectively, while improving the crosslinking efficiency of elastomer phase. On the basis of deep analysis of crosslinking and degradation mechanism, dynamic vulcanization characteristics and principle will be investigated,in oeder to solve the key technical problems in the preparation of TPV useing saturated elastomer and PP. On this basis, the research work will fucus on improving the comprehensive properties of TPV by adding reinforcing agent to enhance the physical and mechanical properties of the blend.The dispersion and reinforcing mechanism of various reinforcements in binary blend system will be analysed, and by increasing the reinforcing effect, a new TPV material with outstanding performance can be obtained.

和传统的PP/EPDM体系相比，采用饱和聚烯烃弹性体POE与聚丙烯熔融共混制备的热塑性硫化胶（TPV），具优良的综合性能和成本优势，但需要解决制备过程中弹性体的动态硫化所带来的问题。首先，无双键的饱和弹性体不能用传统的硫磺硫化，而过氧化物硫化会导致树脂基体PP降解；其次，POE过氧化物交联后出现强度下降。本研究工作将选择特定的助交联剂与过氧化物配合，有效抑制PP的降解反应，同时提高弹性体的交联效率。本课题在深入分析聚合物交联与降解机理的基础上，探讨共混体系中饱和弹性体动态硫化的规律和特点，解决饱和弹性体制备TPV的关键性技术和理论问题。在此基础上，把提高TPV的综合性能性能作为研究的重点，即通过加入补强剂，提高共混材料的物理机械性能，重点研究各种补强剂在二元共混体系中的分散与补强机理，充分提高补强效果，获得性能卓越的新型TPV材料。

研究了助交联剂在PP/POE共混型TPV过氧化物动态硫化过程中的作用机理，比较了助交联剂的种类及用量对TPV性能的影响。研究发现，使用硫磺作为过氧化物交联的助交联剂，不仅能够提高弹性体的交联效率，还可以有效抑制PP的降解反应。在深入分析聚合物交联与降解机理的基础上，探讨共混体系中饱和弹性体动态硫化的规律和特点，研究了加工工艺、弹性体结构与硫化胶宏观性能三者间的相互关系。在此基础上，把提高TPV的综合性能作为研究的重点，即通过研究不同的补强剂，提高共混材料的物理机械性能，重点研究了各种补强剂，特别是不饱和羧酸金属盐类的反应型填料在二元共混体系中的分散与补强机理，以及对TPV力学性能的影响。.实验发现，甲基丙烯酸锌（ZDMA）在充当过氧化物交联助剂的同时，还是一种效果优良的补强剂。通过对补强研究发现，其对TPV补强的效果明显优于炭黑、白炭黑、高岭土等传统补强剂。ZDMA作为一种活性填料，在橡胶硫化的同时ZDMA还在过氧化物引发下发生了自身的聚合反应，这也是不饱和羧酸盐不同于普通填料补强橡胶的一大特点。.通过直接在共混体系中添加ZnO和甲基丙烯酸可以原位生成ZDMA，同样具有优良的补强效果，在实验中ZnO/ MAA的摩尔比为0. 75时，ZDMA的理论生成量为25～30份时，体系的综合力学性能最优。在PP/POE的动态硫化过程中原位合成了纳米级的ZDMA，纳米级的ZDMA在TPV基体中分散十分均匀，而且比95%纯度的ZDMA分散地更均匀。.课题的研究任务已按计划完成，并取得了预期的成果，解决了饱和弹性体制备TPV的关键性技术和理论问题，完成论文5篇（包括已发表、已投递、审稿中），其中SCI外文期刊两篇。