熱塑性彈性體TPV的凝膠含量對其性能的影響

EPDM/PP 型熱塑性動態(tài)硫化橡膠的凝膠含量對其性能的影響
EPDM/PP型熱塑性動態(tài)硫化橡膠（Thermoplastic Vulcanizate TPV）是采用先進的動態(tài)硫化技術制備的一種新型熱塑性彈性體。該材料具有優(yōu)異的抗動態(tài)疲勞性，很高的抗撕性，極好的抗永久變形性，很好的耐磨性，良好的耐候性，對水基酸堿液體、極性油品具有出色的抗侵蝕能力，在-40 ℃～150 ℃范圍內均具有使用可能性。由于TPV具有優(yōu)異的綜合性能，如加工成型方便，邊角廢料可回收利用，設備投資少，耐熱性，耐化學腐蝕性，耐溶劑性及電絕緣性良好等。它被廣泛用于汽車配件、電線電纜、土木建筑、家用電器等行業(yè)。而且應用范圍不斷擴大，作為第三代橡膠逐漸取代傳統(tǒng)橡膠。本文通過對PTV凝膠含量的分析測定，研究了凝膠含量對TPV性能的影響。

一. 凝膠含量的測定
凝膠含量：EPDM/PP 型熱塑性動態(tài)硫化橡膠中交聯(lián)物的相對含量。由于EPDM的自交聯(lián)是通過雙鍵進行的，反應中EPDM 的自交聯(lián)占主導地位。PP、EPDM 以及交聯(lián)EPDM 的溶解抽提率（Xn）及溶解殘留物含量（Wn）隨抽提時間的變化而變化。當Wn 不再隨時間變化時，Wn 即為凝膠含量。

二. 實驗部分
實驗原理
未經交聯(lián)的PP、EPDM 絕大部分能被對二甲苯溶劑溶解抽出，而交聯(lián)EPDM中很大部分不能被溶解抽出。因此，用溶脹法能間接測出EPDM/PP 動態(tài)硫化物中交聯(lián)物（包括自交聯(lián)和共交聯(lián)）的相對含量（用凝膠含量表示）。 EPDM/PP 動態(tài)硫化物凝膠含量測定時間為12h。
實驗方法
以對二甲苯作溶劑，試樣用定量濾紙包裹，于三口燒瓶中加熱（恒溫120℃），試樣中未交聯(lián)的部分溶解，測定試樣的凝膠含量。溶解時間12h（試樣事先用一塊載玻片和一塊蓋玻片熱壓成厚度約 0.2mm的薄片，并剪成約3x3mm 小塊）。 試樣的溶解抽提率（Xn）計算公式為：
Xn=（溶解油提前度樣質量-溶解油提后殘留試樣質量）/溶解油提前試樣質量*100% 。
試樣的溶解殘留物含量（Wn ）為：Wn =1 －Xn（% ） (2)
當Xn 不再隨溶解抽提時間變化時，Wn 即為試樣的凝膠含量。

三、凝膠含量對其性能的影響
凝膠含量對其硬度的影響在硫化劑含量確定的情況下，改變其充油量，凝膠含量的變化也比較明顯凝膠含量愈大，其的硬度也愈大，從而導致產品彈性下說明凝膠含量愈大，橡膠分子與塑料之間的交聯(lián)反應愈多，從而使橡膠顆模量上升，彈性下降。

凝膠含量對拉伸強度的影響
在硫化劑用量確定的情況下，材料的拉伸強度隨凝膠含量的增加而增加，這表明在交聯(lián)反應中，橡膠分子的交聯(lián)程度提高，使材料的抗張能力提高，凝膠含量愈高，說明橡膠的交聯(lián)密度愈高，材料的結構愈穩(wěn)定，不易受外力的影響而產生分子鏈的滑移。

凝膠含量對斷裂伸長率的影響
凝膠含量的升高，對斷裂伸長率沒有多大影響。凝膠含量愈低，TPV的硬度愈低，彈性較大，故斷裂伸長率更大，凝膠含量低，PP 充入EPDM中的數(shù)量愈少，交聯(lián)愈少，橡膠相的微粒形成網絡結構，不易發(fā)生斷裂，故斷裂伸長率愈大。但交聯(lián)密度到一定值時，斷裂
伸長率不再變化，因為PP 與EPDM共交聯(lián)同樣可形成網絡結構，但它不如橡膠相的網絡結構力學性能強，故斷裂伸長率呈下降趨勢

凝膠含量對拉伸100%永久變形的影響
凝膠含量愈低，永久變形愈低，因為凝膠含量低，交聯(lián)密度低，PP充入EPDM 中的數(shù)量愈少，多硫鍵的減少，交聯(lián)鍵的熱穩(wěn)定性增加，抗永久變形的能力增加，故永久變形愈低，彈性卻有所上升。

結論
橡膠相的交聯(lián)密度對機械性能有影響，很低的交聯(lián)密度便可大幅度降低永久變形，而拉伸強度則隨橡膠相交聯(lián)密度的增加而連續(xù)上升。但即使在很高的交聯(lián)密度時，共混物仍具有類似熱塑性塑料的加工性。只是隨著橡膠相交聯(lián)密度的增加，共混物的剛性略有上升。隨著凝膠含量的升高，TPV的回彈性降低，力學性能升高。凝膠含量在45%時TPV的使用效果最佳。