混膠力學性能的影響因素范文

本站小編為你精心準備了混膠力學性能的影響因素參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

1性能測試

按GB/T528—2009測試PVC/PNBR共混膠的拉伸強度和拉斷永久變形；

2結果與討論

2.1塑化溫度對PVC/PNBR共混膠力學性能的影響PVC粉料是由許多PVC微細粒子通過物理方式粘結在一起的聚集體，通常以聚合初期形成的尺寸僅為0.1-0.8μm的原生初級粒子為基礎，然后長大到尺寸為2-10μm的聚集粒子組成，故若要將PVC進行塑化，則需將初級粒子熔融，才能充分發揮PVC樹脂的優良性能[7]。但增塑劑小分子很難滲透到這種細小晶粒內，只有達到一定溫度時才有利于增塑劑小分子向結晶鏈段中滲透擴散。PVC的熔融溫度大約為160-170℃，且當溫度超過190℃，制品顏色明顯加深，PVC發生顯著降解，不利于共混膠力學性能的提升[8]。因此選擇合適的塑化溫度對PVC/PNBR共混效果十分必要。固定基本配方，增塑劑DBP80份，PNBR30份，共混5min，研究塑化溫度對PVC/PNBR共混膠力學性能的影響，實驗結果如表2所示。從表2可以看出：塑化溫度對PVC/PNBR共混膠制品的力學性能影響較大，170℃時，拉伸強度最大，拉斷永久變形最小，能達到較好的綜合力學性能。160℃時，PVC初級粒子不能充分熔融，導致與PNBR不能達到分子級相容，反而易在PVC聚集體粒子處產生缺陷，導致拉伸強度較低，也不易回復。而當溫度達到180℃時，會使PVC降解，制品產生更多的缺陷，導致更低的拉伸強度以及更大的拉斷永久變形。因此，鑒于實際加工情況，PVC/PNBR適宜共混溫度為170±3℃。

2.2塑化時間對PVC/PNBR共混膠力學性能的影響塑化溫度為170℃時，從HAKKE轉矩時間曲線上觀察到共混5min達到塑化平臺，共混膠外觀質軟光滑有彈性，效果最好。進一步從宏觀力學性能角度驗證，研究塑化時間對PVC/PNBR共混膠力學性能的影響，實驗結果如表3所示。從表3可以看出，塑化時間的長短對共混效果有直接的影響。塑化溫度170℃共混5min時，拉伸強度最大，拉斷永久變形最小，得到較好的綜合力學性能。共混時間為3min時，拉伸強度和拉斷永久變形都較低，這與共混時間短，分散效果差有關。而共混時間為7min時，制品的拉伸強度和回彈性均下降，這是因為共混物在高溫下受熱時間過長發生降解[9]。因此，PVC/PNBR共混膠170℃時適宜的共混時間是5min左右。

2.3增塑劑DMP和DBP用量對PVC/PNBR共混膠力學性能的影響增塑劑的加入能降低PVC塑化溫度，提高其流動性、彈性，并且能降低橡膠分子間的作用力，減小混煉生熱，改善混煉工藝，又能使粉末狀配合劑與生膠很好地浸潤，配合劑均勻分散。圖1為增塑劑DMP用量對PVC/PNBR共混膠制品力學性能的影響。圖1可以看出，當DMP用量從40phr逐漸降低到10phr，制品的應力-應變曲線表現出明顯的變化。隨著DMP用量的減少，拉伸強度顯著增加，斷裂伸長率明顯變小。用量為40phr、30phr時，表現為韌性斷裂，用量減少到20phr時，應力-應變曲線開始產生屈服。用量為10phr時，則拉伸強度急劇增大，斷裂伸長率減小，表現出十分明顯的脆性斷裂。根據增塑劑的增塑原理，增塑劑低分子物質進入聚合物大分子內，增大了分子間的距離，降低了分子間的作用力，使分子鏈較易滑動，宏觀上增大了聚合物材料的柔軟性和流動性[10]。PVC為強極性高聚物，分子間作用力較大，增塑劑含量過少時，不足以提供其柔軟性，表現出剛性。固定塑化溫度170℃、塑化時間5min，研究增塑劑種類和用量對PVC/PNBR共混膠力學性能的影響，實驗結果如圖2、3所示。從圖2可以看出，隨著增塑劑用量增大，PVC/PNBR共混膠的拉伸強度逐漸降低，且用量相同時，拉伸強度為DMP＜DBP。這是由于這兩種增塑劑分子結構相似，均為低分子極性增塑劑，而DMP分子極性較大，DMP對PVC的膨潤軟化效果較好。因此當基本配方中其它組分固定，增塑劑選用DMP時共混膠的拉伸強度較小。由圖3知，隨著增塑劑用量增大，PVC/PNBR共混膠的拉斷永久變形均先減小后增大。由圖1可知，前期減小是因為當增塑劑用量過少時，材料表現出脆性，難以回復，彈性較差。隨著增塑劑用量增大到共混體系足夠充分吸收時，材料表現出較好的彈性，拉斷永久變形逐漸減小。但若繼續增大增塑劑用量，過量的增塑劑滲透到橡膠中，起到增塑NBR的作用，增塑劑使得橡膠分子鏈之間的作用力下降而導致分子鏈滑動，使復合材料的拉斷永久變形增大。從圖3還可以看出，當DMP用量為50phr時，制品的拉斷永久變形最小為33%，而DBP用量需到80phr時，拉斷永久變形最小為20%。整體來看，相對DMP，DBP作為增塑劑，制品的拉斷永久變形更小。是因為DMP滲透到聚合物分子鏈中，對大分子起到較強的隔離，又與PVC、NBR上的極性基團發生更強的作用，更能削弱分子間相互作用力，DMP相對DBP較少的用量就能達到所需的柔軟程度，物理交聯點也會減少，使材料的彈性特征減弱[11]。

2.4PNBR比例對PVC/PNBR共混膠力學性能的影響由于PVC和PNBR均為強極性高聚物，共混效果較好，二者能以任何比例共混。但共混比例不同，得到的PVC/PNBR共混膠制品的力學性能不同。選擇80phrDBP為增塑劑，根據基本配方，探究PNBR用量對PVC/PNBR共混膠力學性能的影響，實驗結果如圖4所示。從圖4可以看出，隨著PNBR用量的增大，制品的拉伸強度逐漸下降。而對于拉斷永久變形，當PNBR比例在0~60phr時先減小再增大，超過60phr則逐漸減小。這是因為PVC分子鏈段較長，分子間作用力較大，不易變形，表現為有較高的強度、較低的回彈性，而NBR相分子鏈柔順，分子鏈段比較短，分子間作用力較小，形變量大，具有高伸長率和高彈性。因此隨著PNBR比例的增加，PVC相對混合體系的比例減少，導致拉伸強度降低。當PNBR比例較少時（0-30phr），橡膠相被塑料相包圍，形成“海島”結構，具有高彈性。繼續增加PNBR比例（30-60phr），拉斷永久變形變大，是因為PNBR對PVC的增塑作用導致兩者粘度相差較大，分散效果較差，之后PNBR作為連續相，主要表現出橡膠特性，回彈性變好。

3結論

研究了塑化溫度、塑化時間、增塑劑DMP和DBP用量、PNBR比例等因素對PVC/PNBR共混膠力學性能的影響。結果表明：最佳加工條件為170±3℃塑化5min；增塑劑種類和用量對制品性能有很大的影響。隨著兩種增塑劑用量增大，PVC/PNBR共混膠的拉伸強度逐漸減小，拉斷永久變形先減小后增大，其中DBP比DMP有更好的增塑效果；當PNBR用量為30phr時，既能保證拉伸強度較大，又能得到較高的回彈性，并且成本較低。

作者：高瑋郝同輝張作才黃正剛蔣濤單位：湖北大學材料科學與工程學院