纳米耐油型全硫化热塑性弹性体的制备与形态、结构及性能研究

本文以过氧化物为引发剂，采用反应挤出的方法，制备了甲基丙烯酸缩水甘油酷官能化聚丙烯，采用化学滴定法和红外光谱法均证实了接枝共聚物的存在，并研究了反应条件对PP-g-GMA接枝率、接枝效率和熔体流动速率的影响，结果表明：1．当DCP含量一定时，随着单体含量的增加，接枝产物的接枝率出现了一个峰值。这表明一味地增加单体浓度未必有利于接枝率的提高；2．当GMA单体浓度一定时，PP-g-GMA的接枝率和熔融指数均随着引发剂含量的增加而逐渐增大，这表明引发剂浓度的增加在促进接枝反应的同时也引入了更多的副反应；3．助剂苯乙烯的加入大大地提高了PP-g-GMA的接枝率和接枝效率，且产物的熔融指数与纯聚丙烯相比变化很小，这表明助剂苯乙烯的加入有效地抑制了副反应的发生，且促进了接枝反应的发生。研究了官能化聚丙烯PP-g-GMA的形态、结构与性能，结果表明：1．官能化对聚丙烯的结晶行为有显著的影响，不仅结晶温度和熔融温度有显著的增加，而且结晶度也有一定程度的增加；2．纯聚丙烯的结晶结构为典型的a型结晶，而接枝聚丙烯的结晶则以a型结晶为主，并出现了少量的Y型结晶；3．采用Avrami方程可以很好的描述官能化聚丙烯的初级结晶行为，纯聚丙烯和官能化聚丙烯的 tl几和tmax均随着结晶温度的增加而增加，这表明它们的结晶过程由成核控制；4．采用Jeziornn法研究了官能化聚丙烯的非等温结晶动力学，非等温结晶过程可以分为初级结晶和次级结晶两部分，在次级结晶阶段，曲线偏离了初级结晶部分的直线，表明在次级结晶阶段，官能化聚丙烯的成核与生长方式发生了变化；5．采用DMA研究了官能化聚丙烯的动态热机械行为，官能化后聚丙烯的耐热性提高了，而且随着接枝率的升高，耐热性又有进一步的提高。以官能化聚丙烯作为反应型增容剂，采用反应共棍的方法，制备了耐油型全 硫化CNBR/PP热塑性弹性体，并研究了热塑性弹性体的形态、结构与性能。主要 结果如下：1．采用红外光谱法表征了梭基丁睛粉末橡胶和PP-g-GMA间的反应。 2．透射电子显微镜和原子力显微镜结果表明，当一部分聚丙烯被官能化聚丙烯替代后，体系中橡胶粒子的尺寸明显变小了，分布也更加均一了。在CNBR/PP-g-GMIA 体系中，原位增容反应形成的共聚物位于cNBR和PP-g-GMA两相的界面处。3．加入少量接枝聚丙烯后共混物的力学性能，如拉伸强度、100％定伸强度和断裂伸长 率均有明显的提高，而且，对于CNBR/PPPP-g-GMA共混物，只需少量的界面增 容剂便可以使两相界面达到饱和并达到较好的增容效果。4．动力学和热力学因素 均影响共混物中聚丙烯的结晶行为，在CNBR/PP体系中，动力学因素占主导地位，而CNBR/PP-g-GMA体系中热力学因素占主导作用。另外，采用Avromi方程描述了CNBR/PP和CNBR/PP-g-GMA体系的等温结晶动力学。5．接枝聚丙烯的加入阻碍了接枝聚丙烯与梭基丁睛橡胶两相间的界面层滑移，因此提高了体系的粘度。以官能化聚丙烯作为反应型增容剂，采用反应共混的方法，制备了耐油型全硫化NBR/PP热塑性弹性体，并研究了热塑性弹性体的形态、结构与性能。主要结果如下：1．采用红外光谱法表征了官能化聚丙烯与端氨基液体丁睛橡胶间的反应，但仅从红外光谱的结果很难断定产物的分子结构；2．采用透射电子显微镜观察了NBR/PP共混物的微观形态，结果表明，NBR／PP共混物体系中除了含有直径为几十纳米的小橡胶粒子外，还有直径为几微米甚至几十微米的大橡胶粒子存在，且随着橡胶含量的增加，体系中大橡胶粒子的数量增多了，小橡胶粒子的分布也变得密集了；3．采用差示扫描量热法表征了NB侧PP共混物的受限结晶行为，结果表明，（1）在220℃的高温下，部分丁睛橡胶分子产生了一定的运动，从而限制了聚丙烯分子的运动，使聚丙烯分子产生了受限结晶行为；（2）随着橡胶含量的增加，橡胶粒子间的距离逐渐变小，这使得位于橡胶粒子间隙的聚丙烯分子的运动受到限制，因此聚丙烯表现出受限结晶的行为；（3）受限的聚丙烯分子更倾向于Y型结晶。