1实验部分

    1．1主要原料．EPDM橡胶：陶氏化学；热塑性聚烯烃(POE)：陶氏化学；无规共聚聚丙烯(APP)：沙特巴塞尔；硫黄(S)：市售；硫化促进剂(TMTD)：市售；炭黑(N330、N660)：“双喜”牌；氧化锌(ZnO)：市售；硬脂酸：高密友强助剂有限公司；橡胶防老剂(4010A)：市售；橡胶用环烷油：市售。

    1．2主要设备转矩流变仪：哈尔滨哈普电气技术有限责任公司；开放式炼胶机：上海双翼橡塑机械有限公司；平板硫化机：青岛第三橡胶机械厂；拉力测试机：市售；橡胶用性能测试制样机：市售。

    2结果与讨论

    EPDM橡胶粒子未硫化前属于热塑性弹性体，具有可焊性，但一经交联硫化作用便成为热固性弹性体，从而失去可焊性能。理想的可焊EPDM防水卷材相态结构应为大量的交联EPDM橡胶作为分散相，并以微米级尺寸均匀分散于少量的热塑性树脂基体中。施工时，通过热风将树脂连续相熔融并粘结在一起，完成本体焊接。动态硫化过程本身存在三个动力学平衡过程，即连续相和交联相的动态交联反应动力学过程、连续相和交联相的剪切破碎动力学过程以及连续相和交联相的黏度变化动力学过程。动态硫化过程中，只有在三个动力学过程同时发生的条件下，才能发生相反转，形成以热塑性树脂为连续相、交联橡胶为分散相的相态结构，制备的EPDM防水卷材才具备可焊性。图1是动态硫化过程中的相反转。

    2．1S用量对EPDM／POE／APP共混卷材制备过程中相反转的影响固定转矩流变仪转速为100r／min、TMTD用量为1．5phr(phr为每100质量份胶中添加量，下同)，改变s的用量，得到的EPDM／POE／APP共混体系的扭矩与相反转时间的关系见图2。由图2可知，随着时间的延长，5个配方的EPDM／POE／APP共混体系的扭矩经历了先增加后减小最后趋于稳定的过程，说明均发生了相反转过程。这是因为在动态硫化条件下，EPDM与s和TMTD等在极短的时间内发生硫化交联反应，EPDM橡胶相成为连续相，扭矩值急剧增加；随着时间的延长，在高速剪切的条件下，EPDM橡胶粒子被剪切破碎成为微米级微粒，均匀分布在POE／APP塑性体连续相中，扭矩随之急剧下降并最终保持平衡。这样制备的EPDM／POE／APP共混防水卷材具有可焊性。．舳∞∞∞如加m0图2的5个实验配方中，其最终平衡扭矩值相近，说明体系的最终黏度相近且保持平衡，体系中发生了连续相和交联相的黏度变化动力学过程；同时，在270S内，5个配方均完成了扭矩值由最大值向平衡值的转变过程，EPDM的硫化速率与剪切速率达到动态平衡，连续状的橡胶相逐渐被剪切破碎成微粒状的分散相，说明体系中发生了连续相和交联相的动态交联反应动力学过程和剪切破碎动力学过程。

    表1为s用量对EPDM／POE／APP共混体系相反转时问的影响。由表1可知，随着s用量的增加，完成相反转所需的时间先缩短后延长。这是因为当S用量较低时，EPDM硫化速率较慢，完成硫化所需要的时间较长；而S用量过多后，容易形成多硫键，多硫键不稳定，极易在高速剪切的作用下发生分解，反而降低了硫化效率，延长了硫化时间。从表1可以看出，在该实验条件下，当s用量为0．7phr时，相反转时间最短，这为实际生产中减少密炼时间、节约能源提供了理论依据。

    2．2TMTD用量对EPDM／POE／APP共混卷材制备过程中相反转的影响固定转矩流变仪转速为80r／rain、S用量为0．7phr，改变TMTD的用量，得到EPDM／POE／APP共混体系的扭矩与相反转时间的关系见图3。由图3可知，在该实验条件下，仅在TMTD用量为1．0phr和1．2phr时，EPDM／POE／APP共混体系发生了相反转，制备的EPDM／POE／APP共混卷材具有可焊性。而当TMTD用量为0．5。phr、0．7phr、1．5phr和2．0phr时，EPDM／POE／APP共混体系的扭矩不断变化，并未出现平衡值。即在EPDM／POE／APP共昆体系中，EPDM橡胶粒子未能在高速剪切作用下破碎成EPDM橡胶微粒，体系中交联的EPDM橡胶仍为连续相，EPDM未能均匀分散在POE／APP塑性体连续相中，从而使制得的EPDM／POE／APP共混卷材不具备可焊性。同时，对比图2中S：TMTD=0．7：1．5和图3中s：TMTD=0．7：15的流变曲线可以发现，虽然s和TMTD两者用量相同，但改变转矩流变仪转速之后得到的结果却完全不同：当转矩流变仪转速为100r／min时，EPDM／POE／APP共混体系发生了相反转；而当转矩流变仪转速为80r／min时，EPDM／POE／APP共混体系未发生相反转。说明转矩流变仪的转速对动态硫化相反转也有影响，因为转速会影响体系的剪切破碎动力学过程，从而也问接说明动态硫化过程中三个动力学过程缺一不可。

    2．3TMTD用量对EPDM／POE／APP共混卷材性能的影响图4研究了固定转矩流变仪转速为80r／min时，在s用量保持0．7phr不变的条件下，TMTD用量对EPDM／POE／APP共混卷材拉伸性能的影响。由图4可舳∞知，在实验范围内，随着TMTD用量的增加，EPDM／POE／APP共混防水卷材的拉伸强度先增大后减小，且在TMTD用量为1．5phr时，拉伸强度出现最大值。这是由于在TMTD用量较低时，EPDM硫化速度过慢，s作为交联点不能及时固定周围EPDM橡胶颗粒，使最终EPDM硫化橡胶形态过大，导致共混卷材的力学性能变差；当TMTD用量过高后，EPDM硫化速度又过快，在实验转速条件下，EPDM尚未被剪切打碎成-~Std,颗粒就已完成了硫化过程；而当TMTD用量为1．O～1．2phr时，EPDM的硫化速度与被破碎成细小颗粒的剪切速度相平衡，交联后细小的EPDM颗粒作为分散相均匀分散在POE／APP塑性体连续相中，在受到外力作用时，细小的EPDM橡胶颗粒可作为应力集中点，提高EPDM／POE／APP共混卷材抵抗外力的能力，从而提高了体系的拉伸强度。同时，由图4可知，随着TMTD用量的增加，EPDM／POE／APP共混卷材的扯断伸长率呈降低趋势。这是由于TMTD用量的增加使得EPDM硫化速度和程度增加，EPDM抵抗变形的能力降低，从而使扯断伸长率降低。参照GB18173．1—2012《高分子防水材料第1部分：片材》对拉伸性能的要求，即“常温下，拉力不低于7．5MPa，扯断伸长率不低于450％”，仅在s用量为0．7phr、TMTD用量为1．0phr时，制得的EPDM／POE／APP共混卷材的拉伸性能符合该标准的性能要求。

    3结论

    1)采用POE／APP对硫化EPDM进行改性，通过动态硫化制备可焊EPDM防水卷材的过程中存在三个动力学过程：连续相和交联相的动态交联反应动力学过程、剪切破碎动力学过程和黏度变化动力学过程，且这三个动力学过程缺一不可。2)固定转速为100r／rain、TMTD用量为1．5phr，s用量为0．5～1．0phr时均能使EPDM橡胶从连续相剪切、破碎、分散成分散相，使EPDM／P0E／A共混体系具有可焊性；且当s用量为0．7phr时，完成相反转所需时间最短。3)固定转速80r／min、S用量为0．7phr，仅在TMTD用量为1．0～1．2phr时，EPDM橡胶发生了相反转，使EPDM／POE／APP共混体系具有可焊性；且当TMTD用量为1．0phr时，EPDM橡胶完成从连续相向分散相反转所需时间最短，在该条件下制得的EPDM／POE／APP共混防水卷材的拉伸性能符合相关标准的要求。