橡胶材料-第7章橡胶的共混与改性53.ppt

第七章橡胶的共混与改性多数合成橡胶的加工性能较差力学性能也不理想常给生产带来困难这些合成橡胶与天然橡胶掺混使用性能互补特别改善了合成橡胶的加工性。轮胎的各部分胶料广泛采用NR、SBRBR等并用又如用90／10的CR／NR共混胶制造V形胶带NR不仅改善了CR在混炼和压延时的粘辊现象也改善了胶带的耐低温性能。如用单一IIR制造轮胎内胎虽然气密性很好但使用时间长了会出现胎体变软、粘外胎以及内胎尺寸变大等缺陷若将IIR与少量EPDM掺混使用则能有效地克服上述缺陷这得益于EPDM胶热老化后发生了以交联为主的结构变化。特种合成橡胶与通用或特种合成橡胶共混使用既能有效保持橡胶的使用性能还能有效降低制品生产的成本提高了特种橡胶的利用率。橡胶与合成树脂共混是实现橡胶改性的另一条重要途径。合成树脂在性能上的优势是具有高强度、优异的耐热老化性和耐各种化学介质侵蚀性这些恰恰是某些合成橡胶缺少而又需要的。橡胶与少量的合成树脂共混使橡胶的某些性能得到改善从而可以提升橡胶的使用价值拓宽其应用领域。在这方面最成功也是最早的例子就是NBR与PVC的共混其共混物现在被广泛用于生产各种耐油、耐化学介质、耐臭氧的制品。其他一些通用的聚烯烃树脂如聚乙烯（PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、高苯乙烯(HSR)等已被广泛用来同NR、BR、SBR、IIR、EPDM等共混它们除了能对这些橡胶产生补强作用以外还能改善耐老化、耐溶剂、耐油等性能。与此同时也能改善胶料的加工性能如提高半成品的压延挤出速度、降低收缩率、改善粗糙度等。其中低分子量的PE树脂(相对分子质量500～5000)已被用作改善橡胶加工性能的专用助剂。某些合成树脂与橡胶共混还收到了意想不到的效果如高密度聚乙烯(HDPE)与SBR共混能显著改善SBR的耐多次弯曲疲劳性能。开发制备热塑性弹性体(TPE)的新途径橡胶与合成树脂共混不仅满足了合成橡胶的改性需要还成功地开发出利用机械共混合动态硫化法制备TPE的全新技术这项技术的诞生意味着橡胶改性研究取得了突破性进展。用此法生产的多种半交联和全交联型TPE已经成为TPE型橡胶制品的主要原料来源。二、橡胶共混理论的发展橡胶共混改性技术的成功开发不仅有重大的实用意义也有重大的理论意义。概括说来这些理论有：①聚合物相容性理论；②橡胶共混物的结构形态理论；③橡胶共混物中各组分的共交联理论；④橡塑共混型TPE的理论。三、橡胶共混的实施方法和共混改性的进展按照共混时橡胶和合成树脂所处的状态有下述三种共混方法：熔融共混、乳液共混、溶液共混。熔融共混是将合成橡胶或合成树脂加热到熔融状态后实施混合的方法。乳液共混是将聚合物以乳液状态混合的方法如NBR／PVC共混物。溶液共混是将聚合物以溶液状态混合的方法如BR／PS共混物。原子或基团能在共混过程中或共混物的硫化过程中与橡胶大分子发生接枝、嵌段共聚反应或交联反应从而起到对橡胶改性作用。橡胶的这种共混改性称为反应性共混改性。橡胶与低分子或低聚物共混不仅能改善橡胶的力学强度也能改善其他性能天然橡胶与马来酸酐共混使其硫化胶的定伸应力提高10倍以上耐动态疲劳弯曲次数提高近三个数量级耐热老化性也显著改善。低聚丙烯酸酯与丁腈橡胶共混在引发剂存在下前者能与后者发生交联反应不仅显著提高了丁腈硫化胶的力学强度还改善了丁腈胶与金属的粘合强度。所谓聚合物的相容性是指两种不同聚合物在外力作用下的混合移去外力后仍能彼此相互容纳并保持宏观均相形态的能力。低分子化合物间的相溶意味着彼此能达到分子水平的混合即相互溶解否则就是不相溶要发生相分离。聚合物的相容性不只是相容与不相容还存在相容性好坏程度的问题。有三种情况：极少数的聚合物之间能达到链段级相容；绝大多数聚合物间具有有限的相容性；某些聚合物之间完全不相容。聚合物的相容性对聚合物相互混合的工艺能否顺利实施、聚合物混合物的聚集态结构和共混物材料的性能有决定性影响。一、聚合物的热力学相容性聚合物共混体系与聚合物稀溶液体系相似。聚合物的混合过程是在粘流状态下完成的混合过程可以看作是相互溶解的过程因此可借助聚合物稀溶液的热力学理论描述聚合物共混体系。在恒温恒压下两种聚合物能发生热力学相容的必要条件是共混体系的混合自由能ΔGm必须满足下列条件。式中ΔHm-混合热；ΔSm-混合熵；T-绝对温度。二元聚合物共混时混合熵可用式(7-2)表示。式中n1n2-分别为共混聚合物组分的物质的量；Φ1Φ2—分别为共混聚合物组分的体积分数