硅橡膠/TPU動態硫化熱塑性彈性體的配方和加工工藝的研究
動態硫化熱塑性彈性體(rI.PV)一方面具有共聚型熱塑性彈性體(TPE)的性能,另一方面又具有橡塑共混型11PE的低加工成本。聚氨酯(TPU)具有高強度、耐磨性、低壓縮長久變形、耐油性等優點,但彈性體TPU不耐水解,高溫條件下強度降低很快,而有機硅橡膠(SIR)具有優異的耐候性、疏水性及化學穩定性。
加工研究
隨著DBPH含量的增加,兩種SIR硫化后的拉伸強度為先增加后降低,這是因為隨著DBPH含量的增加,化學交聯點增多,交聯網絡趨于完善,但DBPH含量過多時,SIR發生過硫,網絡結構被破壞,導致TPV的拉伸強度迅速降低。其中,R760.70硅橡膠的拉伸強度優于NE7170硅橡膠,這是因為經過氣相白炭黑補強的SIR分子鏈間含有數目更多、粒徑更小的氣相siO:粒子,補強白炭黑的吸附層就越密集,形成的氫鍵也就越多,*終補強效果越明顯,且較遲地發生過硫化。
TPU/R760.70型比TPU/NE7170型TPV具有較高的拉伸強度和斷裂伸長率,較低的拉伸長久變形,同樣是因為在11PV中,彈性體TPU氣相白炭黑包裹著聚有機硅氧烷分子鏈,熔融共混后SIR更加均勻地分散在TPU基體中,且白炭黑與SIR、11PU之間的氫鍵也增加二者的界面強度,導致TPV的力學性能提高。至于硬度方面,,IPu/R760-70的硬度小于TPU/NE7170,因為沉淀白炭黑粒徑較大、含雜質較多、含氫鍵較多,容易團聚,導致11PV中的SIR集中交聯,彈性體表面致密度增加,硬度增大。,在使用Hakke密煉機制備TPU/SIR型11PV時,選用經氣相白炭黑補強的R760-70混煉膠作為,TPV的分散相,具有更好的力學性能.
聚酯型較聚醚型TPV具有較高的拉伸強度、斷裂伸長率、硬度和拉伸長久變形。聚酯型11Pv中含有極性較大的酯基,鏈段間作用力比較大,增大了TPU的力學強度,且與SIR共混時易形成氫鍵,彈性體TPU提高了二者的相容性;而11Pu8285中醚基極性較小,易內旋轉,與SIR共混后增加了分子鏈間的柔順性,力學強度較低。11PU8285/SIR型11PV的拉伸長久變形較低,是因為共混體系中的聚醚鏈段易結晶,并且其分子鏈的物理交聯點和化學交聯點作用較低,所以不能說明其回復性較好。
不同硬度的聚酯型11Pu與SIR動態硫化彈性體的力學性能比較可知,rI'PUl580/SIR型r11PV具有較高的拉伸強度和斷裂伸長率,較低的拉伸長久變形。在聚酯型TPU中,TPU1580具有較低的壓縮長久變形,說明其硬段起到的物理交聯點作用明顯,形成有效的三維網狀結構,壓力撤去后,回彈性較大。綜合比較,制備TPU/SIR型1PV時,選用聚酯型TPul580作為基體連續相,以使制備的,I’PV具有更好的力學性能。
不同硫化時間對TPU/SIR彈性體力學性能的影響
隨著硫化時間的增加,TPU/SIR彈性體的拉伸強度和斷裂伸長率先增加后降低,分別在4 min和5 min達到*大值,拉伸長久變形先減小后增加,在4 min達到*小值。隨著硫化時間的增加,硫化的硅橡膠顆粒逐漸變小,分散更加均勻,硫化程度增加,使拉伸強度與斷裂伸長率增大;當硫化時間為5min以后,硫化的硅橡膠顆粒開始團聚,導致拉伸強度與斷裂伸長率降低。而從回復比上來看,硫化4min時達到17.5的*大值,回彈性*佳,彈性體TPU同時整體硬度變化不大,故選擇硫化時間為4 min。2.2.2不同加工轉速對TPU/SIR彈性體力學性能的影響
隨著轉速的增加,TPu/SIR彈性體的拉伸強度與斷裂伸長率都是先增加后降低,拉伸長久變形先降低后增加,因為轉速的增加利于SIR、DBPH的分散,交聯SIR顆粒粒徑降低,“海島結構”明顯,但轉速大于80 r/min時,利于SIR的分散同時,致使交聯SIR顆粒可能發生團聚,發生相反轉,同時剪切生熱使體系溫度升高,SIR還未分散完全就發生集中交聯,分散與團聚是競爭關系,彈性體TPU當團聚作用大于分散作用時,導致彈性體應力缺陷,力學強度下降。從彈性體的回復比可知,在70 r/min時,具有較好的回彈性,同時力學強度較高,硬度變化不大,故選擇轉速為70 r/min。
不同加工溫度對,TPU/SIR彈性體力學性能的影響
隨著加工溫度的增加,TPU/SIR彈性體的拉伸強度和斷裂伸長率都是先增大后減小,拉伸長久變形先減小后增加。因為隨溫度的升高,TPU逐漸充分塑化,SIR與11PU混合均勻性變好,力學強度提高;但溫度過高,TPu易產生降解,降低了基體連續相的力學性能,同時硫化劑還沒有分散均勻就提前發生交聯反應,導致硫化后顆粒較大,彈性體存在應力缺陷,致使力學性能降低。硫化體系在180℃時,彈性體具有較好的力學強度和回彈性,故選擇加工溫度為180℃。