TPV是高度硫化的三元乙丙橡膠（EPDM）微粒分散在連續聚丙烯（PP）相中組成的高分子彈性體材料。環烷油作為軟化劑，具有成本低廉、加工性好等優點。向共混物中充入環烷油，可以有效地降低TPV的硬度，同時也改變了彈性體的各方面性能。

樣品制備

按照配方稱取各種原料，用高混機混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出后經水冷由切粒機造粒。雙螺桿擠出機各區溫度分別為180～210℃，螺桿轉速為200～220r/min，將產品用烘箱干燥。

在平板硫化機上進行壓片。壓片機的上下板溫度控制在180℃，壓片時預熱6min，熱壓5min，冷壓4min，壓力為10Ｍpa，將樣片裁成寬度為4ｍｍ、厚約為1.20ｍｍ啞鈴形樣條，對每一個樣條進行編號，實驗條件下放置24ｈ后測試。

分析與測試

■拉伸性能：樣條為20ｍｍ×4ｍｍ×1.20ｍｍ的啞鈴形，按照GB/T528—1998進行測試。測試5個樣條，結果取平均值，測試溫度為25℃，拉伸速率為50ｍｍ/min。

■MFR：在溫度為190℃、負荷為21.17n條件下進行。

■硬度：按照GB/T23651—2009進行測試，每個樣品在不同的位置測3次，取平均值。

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結果與討論

在EPDM/PP TPV的共混體系中，對整個體系起到關鍵性影響的因素就是EPDM與PP二者之間的質量比，即橡塑比。從微觀相態結構上來看，橡塑比的變化能夠直接影響橡膠相與塑料相的分布，也就是“海-島”結構的變化。TPV正是由于存在此獨特的結構，所以在結晶學和力學等方面才有優異的性能。表1為橡塑比對EPDM/PP TPV性能的影響。

由表1可以看出，逐漸增加PP的含量，使橡塑比降低，拉伸強度整體上呈現出上升的趨勢，當橡塑比為1.47時，拉伸強度達到最大值。在共混物中，PP作為連續相是整個TPV的主要受力部分，所以增加PP含量，TPV的拉伸強度也會隨之增大，橡塑比由1.60降低到1.47，TPV的拉伸強度增加了近一倍，因此在工業生產中可根據性能需要對PP含量進行調整。當橡塑比大于1.55時，TPV的斷裂伸長率均小于550%，當橡塑比逐漸降低而趨近于1.5時，TPV的斷裂伸長率也逐漸增大，當橡塑比為1.51時，斷裂伸長率達到極值。

隨后雖然橡塑比繼續減小，但是其斷裂伸長率在降低之后而趨于穩定，同比仍高于1.55以上的橡塑比，從斷裂伸長率指標來看橡塑比可選在1.53～1.47之間。100%定伸應力即為使試樣拉伸達到原來面積的一倍所需施加的單位截面積上的負荷量，隨著橡塑比減小，TPV的100%定伸應力也隨之呈現波動性變化，當橡塑比減小到1.47時，100%定伸應力達到了最大值。

隨著橡塑比的不斷減小，TPV的硬度也在不斷升高，這是由于在共混物體系中，硬度的大小主要受PP的影響。當橡塑比為1.60時，邵爾A硬度為82.9，當橡塑比減小至1.47時，邵爾A硬度則增大至86.9，在工業生產中可以根據需要對橡塑比進行調整以達到所需要的硬度值。

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MFR表征了TPV的熔體流動性能，通過對它的測量可以了解聚合物的相對分子質量及其分布、交聯程度以及加工性能等。隨著橡塑比的減小，MFR基本呈現減小趨勢。通過以上分析可知：

●拉伸強度與硬度受PP含量的影響較大，當TPV中PP的含量逐漸升高時，拉伸強度與邵爾A硬度均呈現不斷增大的趨勢，即橡塑比越小，拉伸強度和邵爾A硬度的值越高；

●斷裂伸長率和100%定伸應力均呈現了波動性的變化，為了使TPV最終能夠達到使用要求，橡塑比可以選在1.53～1.47之間；

●由于MFR會直接影響生產工藝，MFR不易過高或過低，所以當橡塑比為1.53～1.47時為最佳。

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綜上所述，可以確定當橡塑比為1.47時，EPDM/PP TPV的力學性能為最佳。當然在工業生產中，也存在許多具體問題，需要TPV具有不同的性能，這也可以通過對橡塑比進行細微的調整來實現。

基本配方：EPDM為10kg，PP為7kg，氧化鋅為37g，SEBS為300g，環烷油質量分數分別為10%、15%、20%、25%、30%、40%，首先考察了環烷油含量對EPDM/PP TPV交聯密度的影響，數據列于表2。

從表2可以看出，隨著共混物中環烷油含量的不斷增加，樣品的交聯密度僅僅降低了0.01，從整體上來看變化趨于不變，這說明EPDM/PP中添加環烷油質量的多少基本上不影響最終彈性體的交聯密度；從理論上來說在加工過程中環烷油的充入基本上不會改變EPDM/PP中自由基的數目，所以交聯鍵數目的變化也趨于穩定，可知環烷油含量對EPDM/PP TPV的交聯密度基本無影響。其次考察環烷油含量對EPDM/PP TPV性能的影響，圖1為環烷油充油量對EPDM/PPTPV熔體流動速率的影響。

由圖1可以看出，隨著充油量的不斷增加，EPDM/PP TPV的MFR從整體上來看也呈現了不斷增加的趨勢。當充油質量分數低于20%時，TPV的MFR增長幅度緩慢且平穩，MFR數值基本維持在1.5左右；當TPV中充油質量分數超過25%的時候，其MFR出現了大幅度升高的現象，當充油質量分數達到40%的時候，MFR大幅度增加，達到5.7g/10min。

從理論上來講，分子鏈之間的運動主要受到EPDM大分子鏈的影響，EPDM分子鏈段相互交叉鏈接會形成一種空間的網狀結構，此結構能限制大分子鏈之間的滑動。在動態硫化的過程中填加環烷油，其作用是充入EPDM大分子鏈段之間，增加分子鏈之間的滑動，使分子運動變得更加容易，從而使TPV的MFR增大，在此處環烷油主要起到了軟化劑的作用。但是，如果環烷油充入量過大，TPV則會過于柔軟，MFR急劇增大從而影響了TPV的加工和使用性能，充油量需要控制在一定范圍內。

硬度及回彈性均為材料表面抵抗機械作用力的性能，在實際使用中作為顯示材料使用性能是否合格的重要指標而備受重視。硬度為材料表面承受機械壓力的能力；回彈性為撤除導致物體形變的外力后，物體迅速恢復其原來形狀的能力。

從圖2可以看出，隨著環烷油含量的不斷增加，TPV的硬度及回彈性均呈現下降的趨勢。環烷油作為軟化劑，在動態硫化過程中進入EPDM大分子鏈之間，使EPDM大分子鏈之間變得易滑動，當機械力作用于材料表面時更加容易產生形變，充油量越多形變越大，所以為了使材料保持一定的剛性，充入的環烷油盡量維持在20份以下，當然也可以隨產品需要進行調整。

TPV的回彈性則受其本身物理學性能影響較大，彈性體的剛性越大，其對應的回彈性也就越高。隨著環烷油的充入使TPV變軟，所以TPV的回彈性降低。

從圖3和圖4可以看出，隨著環烷油充入量的增加，拉伸強度和定伸應力開始逐漸降低。拉伸強度在環烷油充入后降低幅度較為明顯，當充油量達到20份之后降低速度變緩；TPV的100%定伸應力則隨著充油量的增加呈現線性降低，趨勢較為平緩。從理論上來講，TPV拉伸強度的降低是由于軟化劑填充EPDM大分子鏈的緣故。

環烷油的主要成分為環烷烴，具有飽和環狀碳鏈結構，同時其也有較小的相對分子質量，所以在充油過程中軟化劑分子進入EPDM分子鏈之間，是分子鏈段之間的距離增大，使分子間作用力減弱導致了體系拉伸強度的降低，而當軟化劑的用量不斷增大，大分子鏈之間的環烷烴分子也逐漸飽和，拉伸強度降低速率減緩，同樣TPV的100%定伸應力也受此影響。

從圖5可以看出，EPDM/PP TPV的斷裂伸長率呈現上升趨勢，從力學角度來講環烷油充入質量分數不宜超過20%。

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結論

（1）通過橡塑比可知，當TPV中PP的含量逐漸升高的時候，拉伸強度與邵爾A硬度均呈現不斷增大的趨勢，斷裂伸長率和100%定伸應力均呈現了波動性的變化，橡塑比可以選在1.53～1.47之間。當橡塑比為1.47時，EPDM/PP TPV的力學性能為最佳。

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（2）EPDM/PP共混體系中充入環烷油量的多少基本上不影響最終TPV的交聯密度，隨著充油量的增加，TPV的熔體流動速率隨之升高，而TPV的硬度和回彈性則降低，拉伸強度和100%定伸應力均呈降低趨勢。如果要使TPV得到最佳性能，環烷油充入的質量分數應保持在15%～20%之間，同時可以根據實際需要進行調整。

來源：常州中殼合成材料，有需要請聯系 13921076738

原文始發于微信公眾號（艾邦彈性體網）：環烷油添加量對TPV性能的影響分析