基于微纳层叠挤出技术的IIR/PP热塑性硫化橡胶的制备与性能研究
热塑性硫化橡胶(TPV)具备硫化橡胶的高弹性与塑料的热塑性，在汽车、医疗、建筑、日用品以及电子电气等领域不断取代传统硫化橡胶。基于丁基橡胶(IIR)优异的气密性和水密性，IIR大量用于胶塞等医用制品，传统的模压生产会产生大量的边角料，造成约15％的浪费。选择与IIR溶解度参数相近的聚丙烯(PP)制备IIR/PP TPV，可从根本上解决边角料浪费问题，并可多次加工成型，降低成本。传统TPV制备在橡塑共混阶段，存在分散混合性差和稳定性不好等问题，不利于后续动态硫化(DV)，进而影响TPV性能。微纳层叠挤出技术通过分割、扭转、展宽以及叠合等过程可使物料达到微米甚至纳米层次上的分散和取向。本文提出利用微纳层叠挤出技术完成TPV制备中的橡塑共混，研究微纳层叠挤出技术对IIR/PP TPV的动态硫化以及性能的影响。主要研究内容以及成果如下: (1)结合微纳层叠原理以及橡胶与塑料共混的特点，搭建用于TPV橡塑共混的实验装置;利用该实验装置制备TPV预混粒料的探索实验表明，微纳层叠挤出实验装置能按要求制备出分散混合效果达到微米级的TPV预混粒料。 (2)利用正交试验，根据转矩流变仪测试TPV的最大扭矩和最大最小扭矩差值，确定IIR/PP TPV的最佳硫化配方。使用最佳硫化配方，分别采用微纳层叠挤出技术和普通共混技术制备IIR/PP TPV，分析比对表明，微纳层叠挤出技术制备的IIR/PP TPV的预混料橡塑分散混合效果以及动态硫化性能均优于普通共混。通过IIR/PP TPV注射试样的硬度、力学性能、弹性模量和压缩永久变形等性能的测试，对微纳层叠实验装置制备的IIR/PP TPV预混料的动态硫化工艺参数进行系统研究，确定最佳动态硫化温度185℃，最佳动态硫化螺杆转速100rpm。 (3)不同橡塑比直接影响IIR/PP TPV的物料性能，利用微纳层叠实验装置制备橡塑比为60/40、65/35、70/30、75/25、80/20的IIR/PP预混粒料，通过对注射试样进行性能测试和表征，得到不同橡塑比IIR/PP TPV母粒的物料性能。 本文提出了基于微纳层叠挤出技术制备TPV的新工艺流程，制备出橡塑共混优异的高性能IIR/PP TPV，为国内IIR/PP TPV的产业化提供了实验依据，有利于推动国产高性能TPV的发展。
热塑性硫化橡胶;聚丙烯;丁基橡胶;动态硫化;物料性能
北京化工大学
硕士
机械工程
安瑛
2021
中文
TQ333.94
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）