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改性EPDM弹性体的热黏弹阻尼性能

贾至诚  
【摘要】:三元乙丙橡胶(EPDM)是一种典型的热塑性弹性体,具有优良的物理机械性能和耐热空气老化、耐臭氧老化性能等;然而单组分的EPDM玻璃化转变温度较低,且有效阻尼温域较窄,特别是常温及常温以上的阻尼性能较差。本文采用填充改性及共混改性的方式,制备了 EPDM/交联聚乙烯回收料(RXLPE),EPDM/环氧化天然橡胶(ENR)二元共混胶及EPDM/ENR/顺丁橡胶(BR)三元共混胶;对其硫化特性、加工性能、物理机械性能以及阻尼性能进行了表征研究,主要工作和结果如下:(1)采用RXLPE填充EPDM,制备了 EPDM改性弹性体。该研究表明,RXLPE填充量越高,EPDM的平衡扭矩越小,由硫化动力学模型拟合参数K1/a减小可知,RXLPE填充EPDM后降低了混炼胶的硫化速率。EPDM拉伸强度与撕裂强度随RXLPE含量增多而增大,力学性能提升。橡胶加工分析仪(PRA)应变扫描显示RXLPE填充EPDM提升了硫化胶的剪切阻尼性能,动态力学热分析仪(DMA)显示RXLPE填充EPDM后,损耗因子有所降低,但EPDM的玻璃化转变温度向高温方向偏移,在高于20℃后的高温环境下,阻尼性能有所改善。(2)采用ENR与EPDM共混改性,制备了 EPDM/ENR并用胶。ENR与EPDM共混提高了混炼胶的硫化反应速度,正硫化时间(T90)随着ENR含量的增多先减小后增大。ENR含量增多,EPDM/ENR混炼胶的Payne效应降低,RPA应变扫描及频率扫描显示并用胶的阻尼因子均高于各单组分,DMA温度扫描显示ENR与EPDM共混后呈现出两个独立的阻尼内耗峰,随着ENR含量的增加,EPDM阻尼峰向低温方向偏移,ENR阻尼峰向高温方向偏移。所以将ENR与EPDM共混,拓宽了 EPDM有效阻尼应用范围,其中EPDM:ENR=60:40并用比的混炼胶阻尼性能最好。(3)采用硅烷偶联剂(Si69)改性EPDM/ENR并用胶,制备了Si69-EPDM/ENR复合材料。该研究表明,Si69添加至EPDM/ENR中延长了混炼胶的T90,硫化速率指数(CRI)减小,硫化速率降低。剪切粘度η逐渐增大,Payne效应降低,炭黑分散度提高。Si69使EPDM/ENR拉伸强度先升高后降低,撕裂强度提高。RPA应变扫描显示,Si69添加至EPDM/ENR中提高了硫化胶的损耗因子,阻尼性能改善。DMA温度扫描显示两相所对应的阻尼峰略向高温移动,而阻尼峰的高度和宽度变化不大。综合考虑,Si69用量为2份时EPDM/ENR的力学性能与阻尼性能最优。(4)采用顺丁橡胶(BR)与EPDM/ENR共混改性,制备了EPDM/ENR/BR三元阻尼材料。BR与EPDM/ENR共混缩短了混炼胶的T90,T90随着BR含量的增大而降低,平衡扭矩降低。硫化动力学模型拟合参数K1/a随着BR含量的增加而变大,表明BR与EPDM/ENR共混提高了混炼胶的硫化速率。RPA应变扫描显示,BR与EPDM/ENR共混降低了 EPDM/ENR/BR硫化胶的储能模量G',提高了损耗因子,阻尼性能改善。通过Kraus模型对Payne效应拟合表明,添加BR提升了炭黑在橡胶基体的分散性。DMA温度扫描结果表明当加入BR后两相所对应的阻尼峰相互靠近,阻尼峰高度升高,在添加20份时EPDM峰值提升最明显,由原先的0.172提升至0.243,阻尼峰略向高温方向偏移,由-37.2℃提升至-30.3℃,在添加10份时ENR峰值提升最明显,由原先的0.378提升至0.481。


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