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氢氧化铝母粒化对TPV材料的性能到底有没有提升?

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发表时间:2018-03-22 13:47来源:塑道学苑

  热塑性硫化橡胶(TPVs)是一类应用广泛的聚合物共混物,具有交联橡胶的多种优良性能,包括弹性与热塑性塑料的可熔融加工性能等。TPV材料被广泛用于制造多种产品,如汽车零部件,医疗器件,电子器件,日常生活用品等。当前,应用最广泛的商业TPV材料是由乙烯丙烯二烯橡胶(EPDM)/聚丙烯(PP)共混制备,易燃性是其存在的主要缺陷。


  针对上述存在问题,泰国宋卡王子大学科研工作者NatineeLopattananon采用密炼方式制备填充有三水合氧化铝(ATH)的天然橡胶(NR)/聚丙烯(PP)(质量比60/40)共混阻燃热塑性硫化橡胶(TPV)。其中,为了提高阻燃NR/PPTPV的性能,混合过程中采用逐步式母料混合法(SMB)。系统研究了SMB法较传统一步混合法(CV)的优势,并研究了不同ATH添加量对NR/PPTPVs微观结构和性能的影响。


制备复合材料的配方.png


  通过TEM微观测试分析表明:不同的加工工艺可导致复合材料微观结构、添加剂的分布均匀性等不同,从而对共混物的性能产生影响。ATH的引入量不同会对TPV的阻燃、力学性能产生影响,且SMB方法制备的共混物阻燃性能提升更明显,表明了SMB方法制备的TPV复合材料具有更高的阻燃性能。


逐步色母粒混合.png


  按表1配料及图1所示流程,分别采用CV和SMB工艺制备多种不同ATH含量的填充TPV材料。CV即将ATH直接共混添加到NR和PP的混合物中;SMB工艺为首先分别制备ATH与NR和PP的混合物,然后将得到的NR/ATH和PP/ATH的母料混合。混合时,保持温度与搅拌的恒定。


  研究者比较了随ATH添加量的不同,CV-TPVs和MB-TPVs机械性能的差别。随着ATH含量增加,MB-TPVs的拉伸强度更高。ATH在PP相中的局部分散会导致材料刚度和强度增强,与SMB-TPV-ATH样品相比,与CV-TPV-ATH样品中填料与PP链的位错运动也较大,从而限制了材料变形和较低的断裂伸长率。


不同ATH含量下.png


  对复合材料的热性能与燃烧性能进行分析,TGA测试结果表明:不同升温速率下,ATH的引入均可提升TPVs的热稳定性和热残余物含量。CONE测试结果显示:ATH的添加使复合材料的PHRR值从721.6kW/m2降为400kW/m2左右;THR下降一半以上,由184MJ/m2降为90MJ/m2及以下;此外,点燃时间延长。LOI测试从16.7%的高度易燃升至24左右。热稳定性与燃烧性能均有所改善。


复合材料的燃烧性能测试表.png


复合材料的热释放速率曲线.png


  综上,研究者通过NR,PP和ATH熔融共混制备了阻燃TPV。研究了在不添加量下,采用SMB方法对NR/PP/ATH-TPVs的微观结构的影响,并得出了SMB法制备的复合材料其力学性能,热稳定性能,燃烧性能均得以较好提升的结论。


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