TPV热老化性能研究

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动态硫化共混是指在橡塑共混过程中,同时进行橡胶相的硫化、剪碎及均匀分散,从而形成具有独特海岛结构的热塑性弹性体的生产技术。利用此技术制备出来的热塑性弹性体具有优异的强度、弹性、耐疲劳性、耐油性等诸多优点,其独特的海岛结构也赋予了TPV可反复加工、可循环利用的特性。因此,TPV被广泛应用于汽车、电子电器、建筑、消费用品和集装箱密封等日常生活的各个领域。在送样的过程中,热氧稳定性是评价TPV性能的一个举足轻重的指标。

1橡塑比例对TPV热氧老化性能的影响

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1(a)(b)橡塑比例对TPV热氧老化的力学性能影响

上图分别为橡塑比5/54/63/72.5/72/81/9 TPV的热氧老化力后力学性能保持率结果。整体来看,TPV的力学性能随着老化时间延长而呈一直衰减的趋势,到了老化504h后衰减趋势变平缓。从图1(b)中发现,TPV伸长率的衰减趋势随着体系中EPDM含量增大而变缓。这是由于EPDM本身就是一种耐热、耐候性良好的橡胶弹性体,和PP相相容性较好,且在老化过程中会发生轻度交联,使氧在体系中的扩散变得困难。因此,EPDM相的存在在一定程度上延缓了体系中PP相的降解,从而有效的延缓了TPV热样老化后伸长率的衰减。可是,从图1(a)中却得出与图1(b)相反的趋势,拉伸强度的衰减随着TPV橡塑比例的增大而加剧。一般来说,动态硫化PP与EPDM(特指没有充油的体系)的共混体系在整个热氧老化的过程中,其拉伸强度会经历先稍微增加-加速衰减-衰减平缓的趋势,这与体系中PP相在热氧作用下产生的结晶和降解行为密切相关。

TPV热老化性能研究

2不同橡塑比例TPV老化504h后样品的红外光谱

图2为橡塑比例3/7、2.5/7、2/8及1/9 TPV热样老化504h的红外谱图。从图中可知,在1600cm-1~1800cm-1处出现的羰基伸缩振动吸收峰的强度随着TPV中PP含量增大而增大。这样的结果证明在老化的中后期,PP相的氧化降解起主导作用。由于PP在TPV中成连续相,起着支撑和承受外力的骨架作用,其降解会直接导致共混体系拉伸强度的降低;因此,TPV拉伸强度的衰减应该随着橡塑比例减少而加剧才合理。

2、硫化体系对TPV热氧老化性能的影响

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图3(a)、(b)硫化体系对TPV热氧老化的力学性能影响

其中TPV代表酚醛树脂硫化体系,TPG代表过氧化物硫化体系

从图3(a)、(b)中可知,利用过氧化物硫化体系制得的TPV耐热氧老化性能远远不及酚醛树脂硫化体系,其力学性能在老化初期就剧烈衰减。这与两种体系的硫化机理有着直接的关系。一方面,过氧化物在促进橡胶相发生硫化交联的同时会引发PP树脂相降解、支化和部分交联。因此,利用过氧化物硫化制得的TPV一般为部分硫化的热塑性弹性。一方面,较低的交联密度,使得氧在TPV体系中的扩散较为容易,加速了材料老化的进程。另一方面,过氧化物在硫化过程中生产的自由基会大量消耗配方中的抗氧剂,大大削弱抗氧剂的作用甚至使其失效。在硫化反应结束后,TPV体系中可能还会残留极少量未反应的过氧化物硫化剂和一定量反应过程产生的小分子;这些物质的存在也会加速TPV的热氧老化。因此,为了提高过氧化物型TPV的耐老化性能,选择适当种类和用量的抗氧剂,控制挤出反应工艺条件至为重要。

3、结论

(1)由于EPDM本身就是一种耐热、耐候性良好的橡胶弹性体,在老化过程中会发生轻度交联,使氧在体系中的扩散变得困难,一定程度上延缓了体系中PP相的降解。因此,

TPV的橡塑比例越高,其热氧稳定性越好。

(2)过氧化物硫化体系制得TPV的热氧稳定性要比酚醛树脂硫化体系的差。

  • TPV/TPE业务助理
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