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Phase Morphology Development and Rheological Behavior of Non-Plasticized and Plasticized Thermoplastic Elastomer Blends

Shant Shahbikian

Ph.D. thesis (2010)

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Abstract

The phase morphology development and the final rheological properties of an immisciblepolymer blend are generally known to be influenced by the intrinsic viscoelastic and interfacialproperties of the constituent polymers and the processing parameters. This dissertation mainlyintends to cover the relationship between morphology and rheology of uncross-linked and crosslinkedimmiscible blends based on ethylene-propylene-diene-terpolymer (EPDM) andpolypropylene (PP), in the presence and absence of a low molecular weight paraffinic plasticizer.These blends constitute an important category of a larger group of polymeric materials known asThermoplastic Elastomers (TPEs). During the last few decades the EPDM/PP-based blends, dueto their commercial importance, have drawn significant attention of both industrial and academicworld to better understand and control their phase morphology development and, therefore, theirultimate physical and mechanical properties.For this work, two EPDM/PP pairs with viscosity ratios (hEPDM/hPP) ranging from 2.04 to5.53 were chosen. Uncross-linked (or Thermoplastic Polyolefins (TPOs)) and cross-linked (orThermoplastic Vulcanizates (TPVs)) versions of the two EPDM/PP pairs were investigated. Tostudy the effect of the plasticizer on the co-continuity development of the uncross-linked blends,TPOs at various compositions were melt blended inside an internal mixer. Based on a solventextraction method, it was found that the plasticization promoted a more rapid percolation of theelastomeric component on the low EPDM side of the composition diagram, but keeping anidentical onset of co-continuity as compared to the non-plasticized counterparts, i.e. at 40 wt%EPDM. The observed rapid percolation in the presence of the plasticizer was attributed to thenon-spherical shape of the EPDM domains and, therefore, to the presence of a certain level of

Résumé

Le développement de la morphologie et les propriétés rhéologiques finales d'un mélangede polymères immiscible sont généralement connues pour être influencées par les propriétésviscoélastiques et interfaciales de chacun des polymères constituants ainsi que des paramètres demise en oeuvre. Cette thèse a pour but principale de déterminer la relation entre la morphologie etla rhéologie de mélanges immiscibles réticulés et non réticulés basés sur le terpolymèred'éthylène-propylène-diène (EPDM) et sur le polypropylène (PP), en présence et en absence d'unplastifiant parafinique de faible masse molaire. Ces mélanges constituent une catégorieimportante d'un plus grand groupe de matériaux polymères connus sous le nom d'élastomèresthermoplastiques (TPEs). Durant les dernières décennies les mélanges EPDM/PP ont, en raisonde leur importance commerciale, attirés l'attention des milieux industriels et académiques afin demieux comprendre et maîtriser le développement de leur morphologie et donc leur propriétésphysiques et mécaniques.Pour ce travail, deux paires EPDM/PP avec des ratios de viscosité (hEPDM/hPP) variantentre 2.04 et 5.53 ont été choisies. Des versions non réticulées (ou polyoléfines thermoplastiques(TPOs)) et réticulés (ou thermoplastiques vulcanisés (TPVs)) des deux paires EPDM/PP ont étéétudiées. Pour examiner l'effet du plastifiant et le développement de la co-continuité desmélanges non réticulés, des TPOs de différentes compositions ont été mis en oeuvre à l'état fondudans un mélangeur interne. Une méthode d'extraction par solvant a permis de constater que laplastification favorise une percolation plus rapide du composant élastomère pour les mélanges enfaible teneur en EPDM mais en conservant un début de co-continuité identique en comparant auxhomologues non plastifiés , i.e. à 40% en poids d'EPDM. La percolation rapide observée en
Department: Department of Chemical Engineering
Program: Génie chimique
Academic/Research Directors: Pierre Carreau, Marie-Claude Heuzey
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/363/
Institution: École Polytechnique de Montréal
Date Deposited: 04 Oct 2010 15:03
Last Modified: 08 Nov 2022 12:31
Cite in APA 7: Shahbikian, S. (2010). Phase Morphology Development and Rheological Behavior of Non-Plasticized and Plasticized Thermoplastic Elastomer Blends [Ph.D. thesis, École Polytechnique de Montréal]. PolyPublie. https://publications.polymtl.ca/363/

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