基于改性的加氫的苯乙烯嵌段共聚物，我們開發(fā)了一種新型TPV，它具有極好彈性恢復(低壓縮形變)和高耐溶劑性的共聚物。在這里，討論傳統(tǒng)的TPV(PP/EPDM)和最近發(fā)展了的TPV的比較研究。
室驗
◆ 材料
在這里開發(fā)的聚苯乙烯TPV是基于改性的氫化聚苯乙烯共聚物（HSBC）。這種HSBC被認為在主鏈中含有反應基團，商業(yè)上有用的TPV(PP/EPDM)復合物已經(jīng)獲得并用來比較研究。不同的TPV級別在附表中列出，在表中STPV和CTPV分別表示苯乙烯TPV和傳統(tǒng)的TPV。
◆ 樣品準備
苯乙烯TPV的準備，使用雙螺桿擠壓機（L/D=44，D=40mm）。溫度范圍是從150℃-200℃，螺桿速度是150rpm，苯乙烯TPV是通過對橡膠/塑料混合物中的橡膠相動態(tài)硫化而制成。典型的TPV構(gòu)成如下：HSBC、聚丙烯、加工油、固化劑和添加劑。
◆ 機械性能
在動態(tài)硫化以后，試驗樣品用射出成型方法制成。射出成型機有250噸的擠壓力。3個區(qū)域的射出成型溫度都是200℃。
硬度用ASTM-D2240硬度計并以durometer A單位表示。樣品的比重采用ASTM-D792測量。拉力的應力應變性質(zhì)，采用射出成型的dumbbell形狀的試樣，按照ASTM-D412在23℃下測定。試驗在Instron拉力試驗機上按照ASTM-D412進行試驗，十字頭速度為每分鐘500mm。撕裂性能也是按照ASTM-D624測定。
◆ 流變學和動態(tài)機械性能
動態(tài)的機械性能使用高級的流變儀AR1000。試驗從-100℃至200℃溫度范圍內(nèi)，溫度變化速度為5℃/分鐘，在200℃下在固定的0.25%的應變下，1 Hz頻率搖動而進行。樣品尺寸為63.5×12.7×3.18mm。(L×W×T)。
◆ 壓縮永久變形和耐油性
壓縮永久變形按照ASTM-D395在25%的形變、125℃下進行。耐油性按照ASTM-D471，使用IRM-903油，在125℃下進行，是根據(jù)重量變化而測量。
◆ 形態(tài)
樣品用帶有一個RXL-低溫附件的RMC Powertome-XL儀器，在-60℃下作顯微切片。所得到的切片大約是1000個埃的厚度。將切片暴露在四氧化釕（RuO4）15分鐘，樣品用有界面與GATAN型號673TV的照相機相接的Philips EM 400 TEM 進行分析。
結(jié)果與討論
◆ 與傳統(tǒng)TPV的比較
實驗在相同的硬度范圍里對幾個TPV品質(zhì)等級的抗拉強度和撕裂強度進行了比較。STPV在抗拉強度方面表現(xiàn)出比傳統(tǒng)的TPV要高出10%-20%。數(shù)據(jù)表明：STPV的撕裂強度與過氧化物固化的傳統(tǒng)TPV（CTPV）的在相同的等級里；或者用酚醛樹脂固化（CTPV2），或者用硅氧烷固化的傳統(tǒng)TPV系統(tǒng)（CPTV3），相對于STPV則顯示較高的撕裂強度。因此可以得出結(jié)論：撕裂強度受到不同的固化系統(tǒng)和固化程度的影響。
一般說，TPVs是較寬范圍的熱塑性彈性體（TPE）材料族中的一個子類材料，熱塑性彈性體具有熱固性彈性體的性質(zhì)和熱塑性塑料可加工性的性質(zhì)。TPVs將硫化后的橡膠相分散在熱塑性的基體中，與未硫化的TPV比較，導致耐熱性和抗油性改進。然而，為了與熱固性材料競爭，需要有較高的耐油性和較好的彈性回復率（較低的壓縮永久變形）。
各種各樣的TPV在125℃下22小時以后的壓縮永久變形和125℃下IRM 903油中經(jīng)24小時后的重量增加情況表明，STPV的壓縮永久變形，即使是在125℃，相對于各種CTPV大約要低20%。對于IRM 903在125℃下STPV的增重小得多，比傳統(tǒng)的TPV的大約少20%。
在125℃下的長期壓縮永久變形結(jié)果為：STPV在125℃下長期壓縮永久變形具有與原始測量的數(shù)字幾乎同樣的數(shù)值。所有傳統(tǒng)TPV的壓縮永久變形都表現(xiàn)出隨著時間而增加，特別是酚醛樹脂固化的系統(tǒng)-CTPV2，表現(xiàn)出增加50%。過氧化物固化的系統(tǒng)- CTPV1的壓縮永久變形，硅氧烷固化的系統(tǒng)- CTPV3的壓縮永久變形大約增加25%。注意到TPV具有良好的長期彈性。
對于不同TPV的耐溶劑性（IRM903油），值得注意的是STPV在IRM903油中重量的增加最低，并且表現(xiàn)得受時間的影響小。傳統(tǒng)的TPV，尤其是CTPV2-74，在時間達到500小時時顯示出重量的增加。因此可得到如下結(jié)論：在FPDM/PP混合物的基礎上，STPV比傳統(tǒng)的TPV有更高的長期彈性恢復性和耐溶劑性。
不同TPV的全部性能比較如圖1所示。在相同的硬度范圍內(nèi)比較了TPV的特性。可以觀察到STPV比CTPV有更好的平衡性，盡管STPV在破裂時有稍低的延展性。特別的，STPV的抗張強度、壓縮形變和耐溶劑性比CTPV更好。
圖1：各種tpv的性能對照
◆ 不同TPV的動力機械性能
儲能模量(G)和損耗因數(shù)(tanδ) 與溫度的關系如圖2所示。該圖表明HSBC有兩個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）。低Tg是-44.6℃，代表著橡膠相(軟段)，第二個Tg是139℃，并且與聚苯乙烯相（硬段）有關。兩個峰都被很好的定義，在STPV中軟段部分的Tg是-52℃，而對于聚苯乙烯來說，其玻璃化轉(zhuǎn)變的峰在118℃附近變寬。
圖2：各種tpv動力機械性能
此外，不同的TPV的復合粘度和損耗因數(shù)與200℃下頻率的關系表明：STPV-74和CTPV2-64的復合粘度在高頻率下有相似的值。與傳統(tǒng)的TPV相比，STPV-74的損耗因素最低。也就是說，在200℃下STPV-74比傳統(tǒng)的TPV有更高的彈性。這可以用形態(tài)學來解釋，在下一部分將會給出更進一步的討論。
◆ 形態(tài)觀察結(jié)果
圖3顯示了兩個不同放大率的STPV-65R TEM顯微圖。圖3（a）所觀察到的形態(tài)表明陰影部分是范圍大約在0.5 -2mm的微交聯(lián)相分散情況。這種形態(tài)與其它傳統(tǒng)的TPV（PP/EPDM）相似。圖3（b）表明STPV也具有大約在30nm的超小范圍。這些超小范圍可以通過矩陣在微量級觀察到其分散。可以相信這些超微小范圍是聚苯乙烯硬質(zhì)段。眾所周知，聚苯乙烯嵌段共聚物有硬質(zhì)塊區(qū)域,該部分起著與交聯(lián)一樣的作用，具有多官能連接點。
圖3：不同放大率（ax23164）和（bx287910）的顯微形態(tài)結(jié)構(gòu)圖
在動態(tài)硫化后，STPV的微量范圍形態(tài)與CTPV相似。然而，在微量范圍中分散時，STPV在超微相（PS多結(jié)）上有細小差別。這種雙橡膠相可能會增加交聯(lián)濃度和橡膠相的彈性。這種雙網(wǎng)狀形態(tài)能夠解釋極好的長期壓縮形變的一致性(彈性恢復)和耐溶劑性。當與傳統(tǒng)的TPV相比較時，可以總結(jié)出毫微區(qū)域是STPV形態(tài)學上的一種相當獨特的特點。
結(jié)論
本文中所述的苯乙烯TPV(STPV)的發(fā)展有很大的成功。與傳統(tǒng)的PP/EPDM TPV相比, STPV表現(xiàn)出在長期的受壓下有極好穩(wěn)定性和在125℃時高的熱抗油性。同時，與傳統(tǒng)的TPV相比，新開發(fā)的STPV有一個很平衡的機械性能,該性質(zhì)有利于模制和回收使用。這些極好的長期特性可以用改性HSBC形成的雙橡膠相網(wǎng)絡來解釋。
