摘要: 热塑性硫化胶（TPV）是一种在高温高剪切条件下，采用动态硫化技术制备的特殊的热塑性弹性体（TPE），由含量较多（50-80wt%）的交联橡胶相呈微米级颗粒状分散在含量较少（20-50wt%）的塑料连续相中组成。它既具有塑料的热塑性，又具有传统橡胶的高弹... 展开 热塑性硫化胶（TPV）是一种在高温高剪切条件下，采用动态硫化技术制备的特殊的热塑性弹性体（TPE），由含量较多（50-80wt%）的交联橡胶相呈微米级颗粒状分散在含量较少（20-50wt%）的塑料连续相中组成。它既具有塑料的热塑性，又具有传统橡胶的高弹性和力学性能，在很多应用领域可以替代热固型橡胶，可重复加工且可回收，是一类“绿色”化工新材料。目前，用于TPV的材料主要有三元乙丙橡胶（EPDM）、苯乙烯丁二烯橡胶（SBR）等橡胶以及聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）等塑料，最常见的是商业化EPDM/PP-TPV。3D打印是一种快速成型技术，可用于创建各种形状及独特结构，用熔融沉积成型（FDM）技术的3D打印设备价格较低、易于操作，广泛的应用于各个领域。由于传统橡胶需要高温硫化，与3D打印工艺的契合度低，且弹性体材料普遍具有粘度大、流动性差的问题，鲜有弹性体材料用于3D打印。因此，开发具有优异强度和弹性、优良3D打印性能的TPV具有重要意义。 以溴化丁基橡胶（BIIR）和PP为原料制备的TPV材料近年来因其在医用瓶塞中的应用而受到关注。与传统的热固性BIIR制备的医用瓶塞相比，BIIR/PP-TPV瓶塞更安全，因为连续的PP相可以防止助剂从橡胶相迁移到表面污染药物，并减少针插入瓶塞时碎片的形成。BIIR/PP-TPV存在流动性差，加工性能不佳，并且不能用于3D打印成型的缺点，本工作通过预混合工艺并结合充油软化及界面增容制备了低硬度、低粘度BIIR/PP-TPV，且具有良好的流动性能及力学性能。为了克服硬度降低导致3D打印过程中进料困难的问题，采用单螺杆熔融喂料，成功实现3D打印。具体工作内容如下： 首先详细考察了配方和工艺条件对BIIR/PP-TPV的力学性能及加工性能的影响，并研究了相关因素对BIIR/PP-TPV结构的影响。综合考虑各项因素，最终确定橡塑比为6∶4、硫化体系为HVA-2、温度为180℃、转速为60rpm。 在上述基础上，本工作通过预混合工艺并结合充油软化及界面增容制备了低硬度BIIR/PP-TPV，实验表明通过改进工艺，充油和增容不但可以降低所制TPV材料的硬度，并且可以提高其拉伸强度与断裂伸长率，改善其流变特性，获得具有优异力学性能和加工性能的TPV。通过考察马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MA）增容对所制TPV微观结构及性能的影响，结合接触角测试分析，提出了PP-g-MA增容BIIR/PP-TPV的机理。 最后，通过对低硬度、可3D打印BIIR/PP-TPV在制备过程中的形态演变进行研究，提出了其微观结构的形成机理。为了克服硬度降低导致3D打印过程中进料困难的问题，采用单螺杆熔融喂料，成功实现3D打印。3D打印BIIR/PP-TPV样条的断裂伸长率为173%，强度为4.8MPa，且层间结构紧密，表明BIIR/PP-TPV材料具有良好的粘结性，以上研究说明BIIR/PP-TPV是一种理想的3D打印材料，拓展了TPV的应用领域。 收起