WRP/SBS熱塑性彈性體性能的研究

1 實驗部分

1.1 原料

SBS：YH-791(SBS 1301)，巴陵石化有限責(zé)任公司；WRP：840 μm和420 μm，焦作市弘瑞橡膠有限責(zé)任公司；其它助劑均為市售。

1.2 儀器設(shè)備

雙輥開煉機(jī)：SK-160，無錫市第一橡塑機(jī)械有限公司；平板硫化機(jī)：YXE-25，上海西瑪偉力橡塑機(jī)械制造有限公司；轉(zhuǎn)矩流變儀：XSS-300，上?？苿?chuàng)橡塑機(jī)械設(shè)備有限公司；拉力機(jī)：AI-7000-GD，高鐵科技股份有限公司；邵氏硬度計：LX-A，江都市真威試驗機(jī)械有限公司；橡膠彈性機(jī)：GT-7042-RE，高鐵檢測儀器(東莞)有限公司。

1.3 試樣制備

1.3.1 實驗配方

實驗配方(質(zhì)量份)見表1。

表1 實驗配方

1.3.2 膠料制備

SBS/WRP母膠制備：首先將30份的SBS在高溫開煉機(jī)上塑化(塑化溫度130 ℃)，塑化好后，加入防老劑4010NA(SBS質(zhì)量的0.5%)和抗氧劑1010(SBS質(zhì)量的0.5%)混合均勻，然后再加入70份WRP進(jìn)行混合均勻，薄通5次，最后下片(2 mm厚)備用。

SBS/WRP混煉膠制備：根據(jù)配方將剩余的SBS在高溫開煉機(jī)上塑化，塑化溫度130 ℃，塑化好后，加入防老劑4010NA(SBS質(zhì)量的0.5%)和抗氧劑1010(SBS質(zhì)量的0.5%)混合均勻，然后再加入SBS/WRP母膠進(jìn)行混合均勻，薄通5次，最后下片(2 mm厚)備用。

1.3.3 試樣制備

首先將混煉膠裝模，在平板硫化機(jī)上進(jìn)行無壓預(yù)熱，預(yù)熱溫度150 ℃，預(yù)熱時間10 min，然后繼續(xù)在該平板硫化機(jī)上進(jìn)行熱壓，熱壓溫度150 ℃，熱壓壓力10～15 MPa，熱壓時間10 min，最后在不加熱的平板硫化機(jī)上冷卻，冷卻壓力10～15 MPa，冷卻到40 ℃以下開模，取出試樣。

1.4 性能測試

按照GB/T 528—2009測定拉伸性能；按照GB/T 529—2008測定直角撕裂性能；按照GB/T 531.1—2008測定邵爾A硬度；按照GB/T 1681—2009測定橡膠的回彈性；按照GB/T 7759—1996 A型試樣測定壓變性能；采用XSS-300轉(zhuǎn)矩流變儀測定流變性，測試溫度190 ℃，轉(zhuǎn)速30 r/min，時間1 800 s。

2 結(jié)果與討論

2.1 WRP對WRP/SBS加工性能的影響

轉(zhuǎn)矩流變儀是一種多功能流變學(xué)測試儀器，除了研究聚合物的流變學(xué)性能外，還可以間接地用來檢驗原材料、分析加工性能和進(jìn)行質(zhì)量控制等[9]。WRP對WRP/SBS流變性的影響如圖1所示。

時間/s(a)

時間/s(b)

時間/s(c)

時間/s(d)

時間/s(e)

從圖1可以看出，流變曲線都是經(jīng)過了上升、下降、平穩(wěn)、上升幾個階段，即反映了物料經(jīng)過加壓、熔融、穩(wěn)定、交聯(lián)等幾個階段[10]。從圖1(a)、(b)中可以看出，隨著WRP用量的增加，WRP/SBS平穩(wěn)階段的扭矩變大，流動性變差，但平穩(wěn)階段延長，尤其WRP/SBS質(zhì)量比為70/30時；后期硫化曲線上升是交聯(lián)所導(dǎo)致的，其原因考慮是WRP中含有未反應(yīng)的交聯(lián)劑與SBS產(chǎn)生了交聯(lián)以及SBS本身的熱交聯(lián)作用，導(dǎo)致了體系粘度的上身。

從圖1(c)、(d)、(e)可以看出，WRP用量相同時，含有420 μm WRP的WRP/SBS平穩(wěn)階段扭矩更大，流動性更差，主要是因為WRP作為一種粉體材料，粒徑越小比表面積越大，活性越高，因此與SBS的之間的作用力越大，因此流動性越差。

2.2 WRP對WRP/SBS物理機(jī)械性能的影響

2.2.1 WRP對WRP/SBS拉伸性能的影響

WRP對WRP/SBS拉伸性能的影響如圖2所示。

膠粉的用量/份(a)

膠粉的用量/份(b)

膠粉的用量/份(c)

WRP具有填料的特點(diǎn)，其對橡膠拉伸性能的影響與其用量和粒徑等有著密切的關(guān)系。從圖2中可以看出，隨著WRP用量的增加，拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長率逐漸降低，300%定伸應(yīng)力逐漸增大，420 μm的WRP由于粒徑較小，因此其WRP/SBS拉伸強(qiáng)度和300%定伸應(yīng)力相對較大。

2.2.2 WRP對WRP/SBS硬度的影響

WRP對WRP/SBS硬度的影響如圖3所示。

膠粉的用量/份

通常硬度隨著填料含量的增大而增大，但WRP是一種含有橡膠成分的特殊填料，因此其本身硬度對WRP/SBS有著較大的影響。從圖3可以看出，硬度隨著WRP用量的增加而降低，這是WRP的硬度小于SBS的緣故；與840 μm WRP相比，420 μm WRP的WRP/SBS硬度相對較大，這是由于填料的粒徑越小，補(bǔ)強(qiáng)性越高所造成的。

2.2.3 WRP對WRP/SBS回彈性的影響

WRP對WRP/SBS回彈性的影響如圖4所示。

膠粉的用量/份

WRP中含有炭黑等填料，因此WRP的含量越高，整個體系中的填料含量也越高，因此彈性會降低，從圖4可以看到，隨著WRP用量的增大，WRP/SBS回彈性逐漸下降；與840 μm WRP相比，420 μm WRP的WRP/SBS的回彈性相對較高。

2.2.4 WRP對WRP/SBS壓變性能的影響

在壓縮率為25%，時間為168 h，溫度為室溫的條件下測定WRP/SBS的壓縮永久變形，測定結(jié)果如圖5所示。

膠粉的用量/份

由于WRP具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)，其抗壓縮永久變形性能要優(yōu)于線性的SBS，因此其含量越高，WRP/SBS壓縮永久變形越小。由圖5可以看出，隨著WRP用量的增加，WRP/SBS的壓縮永久變形值降低，即抗壓縮變形性能提高；在WRP/SBS質(zhì)量比為60/40和70/30時，含有840 μm WRP的WRP/SBS抗壓縮變形性能較好。

3 結(jié) 論

(1) 在實驗范圍內(nèi)，隨著WRP用量的增加，膠料在平穩(wěn)階段的扭矩逐漸增大，膠料流動性逐漸降低。

(2) 拉伸強(qiáng)度、伸長率、硬度、回彈性和壓縮永久變形隨WRP用量的增加而降低，300%定伸應(yīng)力隨WRP用量增加而增加。

(3) 在WRP用量相同的情況下，與840 μm WRP相比，420 μm WRP的WRP/SBS具有更高的拉伸強(qiáng)度、300%定伸應(yīng)力、硬度和回彈性，但流動性較差。

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