摘要: 本课题主要研究了硅酮粉填充对聚烯烃塑料聚丙烯(PP)力学性能、加工性能和微观形貌的影响，以及硅酮粉填充对聚烯烃弹性体三元乙丙橡胶(EPDM)硫化性能、动态流变性为的影响。另外，分别采用平衡溶胀法、沉降法测定了EPDM和硅酮粉的溶度参数值，并且用... 展开 本课题主要研究了硅酮粉填充对聚烯烃塑料聚丙烯(PP)力学性能、加工性能和微观形貌的影响，以及硅酮粉填充对聚烯烃弹性体三元乙丙橡胶(EPDM)硫化性能、动态流变性为的影响。另外，分别采用平衡溶胀法、沉降法测定了EPDM和硅酮粉的溶度参数值，并且用溶度参数值之差定性的分析EPDM/硅酮粉体系的动态流变行为。最后，还研究了沉淀法二氧化硅和炭黑对EPDM的硫化性能、动态流变行为的影响，并与EPDM/硅酮粉体系进行了详尽的对比。 结果表明，添加一定量的硅酮粉可以改善PP的力学性能，当硅酮粉的用量为5份时PP综合力学性能达到最高，PP的拉伸强度由最初的23.4 Mpa增大到25.3 Mpa，缺口冲击强度由最初的46.5 KJ/m2增大到54.7 KJ/m2，弯曲强度由最初的26 Mpa增大到26.7 Mpa。随着硅酮粉用量的增加，PP/硅酮粉体系的微观结构形态发生变化，当硅酮粉用量为3phr时，在PP基体中有较好的分散;当硅酮粉用量为5phr时，硅酮粉的团聚程度增大，但仍具有较好的分散，因此体系具有相对优异的力学性能。偶联剂KH550的添加，并未明显的改善硅酮粉在PP基体中的分散以及体系的力学性能。二次挤出工艺在一定程度上降低了PP/硅酮粉体系的力学性能和加工性能。EVA的添加对PP/硅酮粉体系的性能有显著的影响，随着EVA填充量的增加，体系的断裂形貌出现很大的变化。当EVM用量大于硅酮粉用量时，PP/EVM/硅酮粉体系具有典型的橡塑共混物的基本特征。 硅酮粉填充对EPDM硫化动力学的影响可以用Coran提出的经典模型和转矩变化来研究。随着硅酮粉用量的增加，EPDM的硫化时间(T90)线性降低，硅酮粉用量对EPDM正硫化时间和转矩的影响规律，与沉淀法二氧化硅和炭黑的影响不同。EPDM的硫化过程可以分为硫化速率增大和减小两部分，并且在某一时间出现最大的硫化速率值(Vm)，随着硅酮粉用量的增加，EPDM的Vm不断增大，并且出现最大硫化速率的时间也有所变化。在恒定硫化温度下(145℃)，随着硅酮粉用量的增加，EPDM/硅酮粉体系的一级反应速率常数K略微增加;非一级反应阶段时，EPDM/硅酮粉体系的反应级数n和速率常数K'均先减小后增大。另外，根据Arrhenius方程，求得未填充EPDM、EPDM/硅酮粉体系、EPDM/二氧化硅体系、EPDM/炭黑体系的活化能，分别为137.98 kJ/mol、133.20 kJ/mol、140.82kJ/mol、147.27 kJ/mol。硅酮粉填充EPDM体系的硫化反应速率对温度依赖性最弱，炭黑的最强。 平衡溶胀法测定EPDM的溶度参数值为δE=17.4 MPa1/2，沉降法测定硅酮粉、沉淀法二氧化硅、炭黑的溶度参数值分别为:δSO=21 MPa1/2、δSA=27 MPa1/2、δC=23 MPa1/2;这三种填料与EPDM的溶度参数值之差分别为:ΔδSO=3.6 MPa1/2、ΔδSA=9.6 MPa1/2、ΔδC=5.6 MPa1/2。对比EPDM/硅酮粉、EPDM/二氧化硅、EPDM/炭黑三种体系和它们的溶度参数值之差，可以得出，溶度参数值差值越小，体系的门尼粘度值越低，其中EPDM/硅酮粉体系的门尼粘度最低;溶度参数值之差越小，即Payne效应越小，硅酮粉的Payne效应最小，二氧化硅的Payne效应最大。另外在频率扫描中，随着剪切频率的增加，溶度参数值之差越小，体系的G'增幅就越小，硅酮粉的G'增幅最小，二氧化硅的最大;当剪切频率小于1 Hz时，体系的溶度参数值之差越小，填料用量对体系tanδ的影响就越弱，反之亦然。溶度参数理论与橡胶动态流变性能之间的定性关联，为今后橡胶的配方设计、加工条件以及产品性能的改善提供了一个简洁而有力的工具。 收起