丙烯酸酯橡胶/尼龙1012热塑性硫化胶的制备及其微观结构的研究

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热塑性硫化胶(TPV)是兼具橡胶弹性和热塑性塑料重复加工性能的共混型热塑性弹性体,其生产工艺简单且资源利用率高,具有良好的经济和社会效益。本文以丙烯酸酯橡胶(ACM)和低熔点的尼龙1012(PA1012)为基体,采用橡塑预混法通过调节两相粘度制备了具有双连续相结构的ACM/PA1012 TPV材料,围绕力学性能探讨了该TPV的优选配方及工艺参数;同时,结合断面形貌和流变行为探究了该TPV微观结构的形成机制。本文旨在克服ACM/PA TPV高强度与低硬度无法兼顾的缺点,为制备耐高温的柔性线缆料提供新的思路。本文以ACM、PA1012为基体,采用1,4-双叔丁基过氧异丙基苯(BIBP)硫化剂,在不同加料顺序、加工温度、转子转速、硫化剂用量和橡塑比下制备了系列ACM/PA1012 TPV产物。研究表明首先将橡塑两组分高温预混,随后在常温条件下加入硫化剂后直接进行热压成型是制备高性能ACM/PA1012 TPV的较佳方式;按照该制备路线,在210℃下,添加2份BIBP,控制转速为50 rpm,以75/25的橡塑质量比制得的ACM/PA1012 TPV拉伸强度可达24.6 MPa,硬度仅为80A。此外,将乙烯-甲基丙烯酸钠盐离聚物(EMAA-Na)、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-g-MAH)作为增容剂,添加于优选配方的ACM/PA1012 TPV中通过改善橡塑两相相容性提高其力学性能,研究表明EMAA-Na上的Na~+会与PA1012分子链上羰基的氧原子发生络合作用从而起到增容作用,添加4~6份EMAA-Na后,ACM/PA1012 TPV的断裂伸长率提高至未增容改性实验组的1.6倍,且拉伸强度无明显下降。EPDM-g-MAH的增容作用则源于马来酸酐基团与PA1012中端氨基间的化学反应,添加25份EPDM-g-MAH后,ACM/PA1012 TPV的断裂伸长率从56%增加至129%,拉伸强度为15 MPa,硬度仅为75A。通过对比ACM/PA6(尼龙6)TPV、ACM/PA1012 TPV两种体系的断面形貌,发现橡塑比为75/25时,添加0.4份BIBP可以使ACM/PA6 TPV局部实现从双连续相到ACM分散在PA6中的海-岛结构的相转变;而ACM/PA1012共混物及ACM/PA1012 TPV在不同的制备路线和BIBP用量下,均呈现出双连续相结构,仅ACM相内部颗粒的直径和形貌存在差异。动态流变测试结果显示两种TPV体系微观结构的差异主要取决于橡塑单位体积黏度比的大小,在210℃,50 rpm的共混条件下,ACM/PA1012共混物及其TPV体系中的两相单位体积黏度比都约为1,因此均形成双连续相结构。
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