德國拜耳 Desmopan DP9370A TPU/EVM 共混體系的動態硫化工藝
德國拜耳 Desmopan DP9370A TPU作為一種集橡膠的高彈性與塑料的成型加工性于一體的特殊材料,綜合性能十分優異,具有優良的延伸回復性,耐寒、耐油、耐磨耗、耐彎折,大量用于汽車業、制鞋業、電線和電纜等行業
近年來在電纜、膠輥、家用電器及汽車橡膠配件等方面的應用也非常廣泛,已經成為某些特殊橡膠產品所不可取代的新型原材料。但是EVM 的強度較低,一般是在交聯后才能得到足夠的強度,使其應用受到一定限制。
采用動態硫化共混技術,可經過化學交聯提高EVM 的柔性鏈的模量和彈性,并在剪切作用下形成細化顆粒分散于TPu基體,既增加了材料的強度又不失其熱塑性。本實驗固定TPU厄VIⅥ的配比,對其動態硫化的工藝進行探討,以期制得一種集性能與加工優勢于一體的共混物材料。
德國拜耳 Desmopan DP9370A TPU/EVM共混體系的黏度較低,制得試片氣泡多,表面不平,需要加入白炭黑增加黏度。實驗證明:當白炭黑用量在25份以上時,制得試片表面光滑,有較好的力學性能。
動態硫化的德國拜耳 Desmopan DP9370A TPU兩個體系的拉伸強度、硬度均高于未硫化體系;斷裂伸長率,拉伸長久變形和壓縮長久變形均低于未硫化體系。可見,動態硫化增加了共混物的強度和彈性,使得拉伸長久變形和壓縮長久變形減小;但由于交聯鍵的出現,限制了分子鏈間的滑移,降低了斷裂伸長率。
不同轉速對共混體系力學性能的影響
由于交聯的網絡結構在高剪切作用下而斷裂。同時轉速越高,產生的剪切熱就越高,TPU發生降解的幾率就越大。斷裂伸長率和硬度變化不大。由Fig.6可以看出,拉伸長久變形和壓縮長久變形都呈上升趨勢,這是因為在高剪切場下,大分子鏈不斷被破壞斷裂變成較小分子,鏈段變小,共混體系彈性降低,不易回彈,導致了形變量大。故綜合得出:轉速為30 r/min是*佳轉速。
溫度對共混體系性能的影響
拉伸強度是先隨溫度的升高而稍微上升,然后下降;斷裂伸長率、壓縮長久變形和拉伸長久變形都是先下降后上升;硬度隨溫度的升高略有降低。溫度過低,共混物塑化不好,會導致性能較低;而在高溫下混煉,共混物發生降解的幾率就會增大,同樣會導致性能的降低。綜合考慮,共混溫度選擇150℃時,各種性能較佳。
動態硫化后的共混體系力學性能優于未硫化體系;兩種不同動態硫化法制備的共混物性能相比,B法優于A法。相差顯微鏡觀察,發現動態硫化后的EVM 相在~t'PU中以網狀分布;且B法制備的共混物體系中,兩相呈明顯互鎖結構,且相疇較小,分布更均勻。FT-IR分析得出:EⅥⅥ主鏈上的亞甲基和側鏈上的甲基都參與了交聯反應,且主要發生在主鏈的亞甲基上。當轉速為30 r/min和混煉溫度為150℃時共混物的綜合力學性能*優。
德國拜耳 Desmopan DP9370A TPU彈性體中化學交聯對其形態影響的動態力學分析
德國拜耳 Desmopan DP9370A TPU是一種嵌段結構的線性聚合物,具有優良的物理力學性能、抗撕裂性能、耐溶劑性能和優良的可加工性能,因而已被廣泛地應用于國防、醫療、食品等行業。但是,TPU還有生產成本高、硬度調節困難、長久變形高、耐熱性差等缺點,從而使其應用范圍受到限制。通過各種化學或物理手段來改性TPU已經成為一種發展趨勢。
近來通過在德國拜耳 Desmopan DP9370A TPU中引入微量化學交聯改進TPU 的綜合性能的方法已經有研究報道,但是交聯程度和交聯形式對其形態結構的影響卻鮮有研究。本文分別對以TMP和端異氰酸酯基預聚體為交聯劑的微交聯TPU 的動態力學性能進行了分析,研究了交聯程度和交聯形式對微交聯TPU 形態結構的影響,為通過微化學交聯改性控制TPU 的形態結構和提高其綜合性能提供了初步依據。
TPU 與其它嵌段化合物一樣具有微相分離的形態結構特征,其硬、軟嵌段之間在熱力學上的不相容性是形成這種形態結構的原因。但是,軟、硬段微區的相分離并不是完全的分離,由于兩嵌段問為共價鍵作用,因此兩相微區總有一定程度的互容。這種互容作用可以分為微區邊界互容和微區內部互容嘲。因此,通過研究微化學交聯對TPU 軟、硬相微區相容性的影響可以考察其對TPU形態結構的影響。