PP/EVA/膠粉熱塑性彈性體的制備及性能研究

臧亞南，王艷秋，徐云慧

（徐州工業職業技術學院，江蘇 徐州 221140）

我國城市化進程的推動以及農業、水利和交通設施的建設為防水卷材的發展提供了巨大的市場空間和更高的性能要求[1]。近年來，熱塑性彈性體（TPV）類防水卷材因其具有良好的物理性能、低溫柔性、伸縮變形性、耐腐蝕性以及采用冷施工工藝得到較快發展[2]。

廢膠粉是將廢舊輪胎通過機械方式粉碎后得到的粉末狀物質[3-4]，將其應用于TPV類防水卷材中既可降低防水卷材成本，又可減少廢舊輪胎的污染問題[5-6]。

聚丙烯（PP）具有較好的剛性、耐酸堿性、化學穩定性、成型加工性和較低的價格[7]。乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）具有良好的耐低溫性能，且能夠改善膠粉與PP間的相容性。

本工作研究膠粉改性劑種類、相容劑聚丙烯接枝馬來酸酐（PP-g-MAH）用量和EVA/膠粉共混比對PP/EVA/膠粉TPV性能的影響，為TPV防水卷材制備提供參考。

1 實驗

1.1 主要原材料

PP，牌號T30S，中國石化青島煉油化工有限責任公司產品；EVA，牌號220，美國杜邦公司產品；膠粉，河南焦作弘瑞橡膠有限責任公司產品；201酚醛樹脂，山西化工研究所有限公司產品；橡膠活化劑450，安徽金馬橡膠助劑有限公司產品；橡膠再生劑RV，河北瑞威科技有限公司產品；松香，市售品。

1.2 試驗配方

PP/EVA/膠 粉 100，潤 滑 劑 2.5，防 老劑 1，膠粉改性劑 膠粉用量的5%，其他 2。

1.3 試樣制備

膠粉在100 ℃的烘箱中干燥4 h后，置于開煉機中塑煉2 min，加入改性劑混煉10 min，取出待用。PP在XSS-300型轉矩流變儀密煉室（溫度為180 ℃、轉子轉速為80 r·min-1）中熔融塑化后，加入改性膠粉、EVA和潤滑劑等進行共混?；鞜捘z采用平板硫化機于180℃下先熱壓（5 min）、再冷壓至40～50 ℃。硫化膠在室溫停放24 h后備用。

1.4 性能測試

邵爾A型硬度按GB/T 531.1—2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠 壓入硬度試驗方法 第1部分：邵氏硬度計法（邵爾硬度）》進行測試；拉伸性能按GB/T 528—2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠 拉伸應力應變性能的測定》進行測試；撕裂強度按GB/T 529—2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定（褲形、直角形和新月形試樣）》進行測試，采用直角形試樣。

2 結果與討論

2.1 TPV的主要性能指標

根據GB/T 18173.1—2012《高分子防水材料第1部分：片材》和應用條件，確定PP/EVA/膠粉TPV主要性能指標見表1。

表1 PP/EVA/膠粉TPV主要的性能指標

2.2 膠粉改性劑對TPV性能的影響

為提高膠粉與PP和EVA的界面結合性能，采用改性劑改性膠粉[8]。膠粉改性劑對PP/EVA/膠粉TPV性能的影響如表2所示。

從表2可以看出：與采用未改性膠粉相比，采用改性膠粉制得的TPV邵爾A型硬度變化不大，拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度顯著增大，說明4種改性劑均能提高膠粉與PP和EVA的相容性；橡膠再生劑RV改性膠粉制得TPV的物理性能和耐老化性能較好，這是因為在常溫常壓下，橡膠再生劑RV可以在短時間內使硫黃硫化的膠粉再生。

表2 膠粉改性劑對TPV性能的影響

2.3 PP-g-MAH用量對TPV性能的影響

為進一步改善材料相容性，添加PP-g-MAH作相容劑，PP-g-MAH用量對TPV性能的影響如圖1～3所示（PP/EVA/膠粉共混比為40/15/45，膠粉改性劑采用201酚醛樹脂）。從圖1～3可以看出，隨著PP-g-MAH用量增大，TPV的邵爾A型硬度變化不大，拉伸強度、拉斷伸長率和老化后拉伸強度保持率先增大后減小，撕裂強度和老化后拉斷伸長率保持率呈上升趨勢。

圖1 PP-g-MAH用量對TPV邵爾A型硬度和拉伸強度的影響

綜上得出，當PP-g-MAH用量為5份時，TPV的綜合性能較好。

2.4 EVA/膠粉共混比對TPV性能的影響

采用201酚醛樹脂改性膠粉，采用5份PP-g-MAH作相容劑，EVA/膠粉共混比對TPV性能的影響如圖4～6所示。從圖4～6可以看出：隨著EVA/膠粉共混比減小，TPV的邵爾A型硬度變化不大，拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度減小，老化后拉伸強度保持率和拉斷伸長率保持率呈上升趨勢；當EVA/改性膠粉共混比為30/30，25/35，20/40和15/45時，TPV的性能均滿足指標要求。

圖2 PP-g-MAH用量對TPV拉斷伸長率和撕裂強度的影響

圖4 EVA/膠粉共混比對TPV邵爾A型硬度和拉伸強度的影響

圖3 PP-g-MAH用量對80 ℃×7 d老化后TPV拉伸強度保持率和拉斷伸長率保持率的影響

圖5 EVA/膠粉共混比對TPV拉斷伸長率和撕裂強度的影響

綜上得出，當EVA/膠粉共混比為15/45時，TPV的綜合性能較好。

圖6 EVA/膠粉共混比對80 ℃×7 d老化后TPV拉伸強度保持率和拉斷伸長率保持率的影響

3 結論

（1）與采用未改性膠粉相比，采用201酚醛樹脂、松香、橡膠活化劑450、橡膠再生劑RV改性膠粉均能提高其與EVA和PP的相容性，改善TPV的性能；橡膠再生劑RV改性膠粉制得的TPV物理性能和耐老化性能較好。

（2）當相容劑PP-g-MAH用量為5份時 ，TPV的綜合性能較好。

（3）隨著EVA/膠粉共混比減小，TPV的拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度減小，老化后拉伸強度保持率和拉斷伸長率保持率增大。當EVA/膠粉共混比為15/45時，TPV的綜合性能較好。