TPV的结构特征及动态硫化过程中的形态演变

一、TPV相形态的结构特征

大量高度交联的橡胶粒子呈分散相结构，粒径为1~2μm，赋予TPV具有硫化橡胶的高弹性，少量塑料相(如20%)包覆在交联橡胶粒子周围形成连续相，赋予TPV具有塑料一样的热塑流动性和可反复加工性，交联橡胶粒子内部成份复杂，包含交联剂、填料、增塑剂、防老剂、偶联剂等。

传统观点认为共混物发生这种相形态转变的主要原因是：交联橡胶相的延长、扩展、解体所导致。具体过程如下图：

TPV相态反转

二、动态硫化过程中的形态演变

在该文献中，通过一系列实验给出了一种新的见解。

1、在动态硫化过程中橡胶相交联度的变化

交联在C点已完成，膨胀率Q和温度T的变化说明橡胶相的交联主要发生在动态硫化的初期。

2、交联程度对橡胶纳米粒子生成的影响

深色：EPDM；浅色：PP

交联程度低的熔融橡胶能大量团聚形成大尺径的胶团（尺径约500nm），高交联度的熔融橡胶只能相互凝聚形成尺径25-70nm橡胶纳米粒子。C点几乎无大的团聚，随着交联度的增加，只能通过少量凝聚形成小尺径粒子。动态硫化过程中，粒子的尺径变化主要依赖于是交联度的变化。

3、动态硫化过程中共混物的形态演化

AFM得到的相高度图，深色：PP相；浅色：EPDM相

A、B为双连续相结构，交联度低，C连续相变分散相，发生相转变（C不团聚，纳米粒子形成附聚体，相转变因素；D之后，附聚体尺径变大，趋于稳定）

4、动态硫化过程中形态演化机制

黄色区域代表PP相，蓝色区域代表橡胶相

刚开始时塑料为分散相，橡胶为连续相；但在共混过程中，橡胶同时发生原位交联反应，黏度大增，在机械剪切力的作用下被破碎为纳米级的颗粒；纳米颗粒间相互附聚，形成团状的附聚体网络结构，实现相反转，即塑料变为连续相，交联橡胶变为分散相。

三、疑问与启示

文献提到橡胶纳米粒子相互作用形成小尺径的附聚体，但是附聚体的尺径不是一直增大，而是到了一定尺寸就不再增加？

猜想：应该不会一直增大，尤其是交联程度高的橡胶粒子之间的相互吸附的力量非常小，而交联程度低的橡胶粒子之间相互吸附的力会更大，所以橡胶粒子附聚体尺寸会更大。但是应该受到塑料相分子运动的破坏，一旦附聚体之间的吸引力＜塑料相分子吸引力，则附聚体受到破坏变小，直至稳定大小。

当橡胶纳米粒子的内聚力和EPDM纳米粒子附聚体的流体动力相等时，纳米粒子间就不再继续发生附聚，附聚体的直径保持不变。根据能量最低准则，球状的分布是最稳定的，附聚体最终也以球状结构稳定分布在PP基体中。

微观结构对机械性能和加工性能起关键性作用，通过研究动态硫化过程的变化，可以控制各阶段的时间节点，得到橡胶作分散相均匀分散在PP基体中的最佳时间点，相当于提高PP与EPDM相容性，TPV的性能也得到提高。

另外的启示：按照交联程度高的TPV不容易形成大的橡胶纳米粒子附聚体，而交联程度低的TPV则容易，那么是否如果要得到交联程度低的TPV，则希望交联速度比较慢，而交联程度高的TPV，则希望交联速度快呢？