聚醚含量對m M／~Wz共混物力學(xué)性能的影響
聚醚是一種主鏈烴基由醚鍵連接，含端羥基的均聚物。本實(shí)驗(yàn)將聚醚引人到POM／TPU／Z共混物中，主要是由于聚醚的主鏈具有與POM 主鏈結(jié)構(gòu)相似的部分，而且端羥基可以與含異氰酸酯基的低聚物發(fā)生反應(yīng)，可以進(jìn)一步提高體系的相容性。
聚醚含量的增加，對共混物的拉伸強(qiáng)度和彎曲模量的影響較小。TPU包膠尼龍共混物的缺口沖擊強(qiáng)度，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。共混物的斷裂伸長率，呈現(xiàn)上升的趨勢且上升幅度較大。當(dāng)聚醚含量為1．2 (質(zhì)量)時(shí)，共混物的斷裂伸長率達(dá)到300 ，是未加聚醚時(shí)的POM／TPU／Z (80／20／3)共混物的斷裂伸長率(130 ) 的2．3倍， TPU包膠尼龍是純POM 斷裂伸長率(40 9／6)的7．5倍。共混物性能的進(jìn)一步提高，是由于聚醚分子鏈既具有與POM 鏈結(jié)構(gòu)相似的部分(醚基一cHz—O—CH 一)，又具有若干可以與z發(fā)生反應(yīng)的羥基，能夠進(jìn)一步提高體系的相容性，使分散相粒子進(jìn)一步細(xì)化，使POM 球晶尺寸進(jìn)一步減小。然而，雖然增加聚醚的用量在一定程度上能夠提高體系的相容性。但是，過量的聚醚會(huì)消耗掉一定量的Z，影響Z對TPU 的交聯(lián)作用，使共混物的缺口沖擊強(qiáng)度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。
Z以及聚醚的加入對共混物結(jié)晶行為的影響
在所有結(jié)晶型聚合物中，POM 是*易形成大球晶的聚合物之一。原因在于TPU包膠尼龍分子鏈結(jié)構(gòu)簡單、規(guī)整、結(jié)晶速度快、結(jié)晶度高。純聚甲醛的晶體結(jié)構(gòu)為大的放射狀球晶，這些存在于聚甲醛制品中的大的球晶，尤其存在于缺口附近的球晶成為制品受力時(shí)的應(yīng)力集中點(diǎn)，導(dǎo)致聚甲醛缺口沖擊強(qiáng)度很低I1 。當(dāng)加入TPU后，球晶直徑仍然較大，熔融熱焓以及熔點(diǎn)降低，結(jié)晶度較高。這是由于在TPU 含量較低的情況下，POM 與TPU包膠尼龍之間的相容性較差，POM 分子鏈可以不受阻礙地自由進(jìn)入晶格形成球晶。加入Z后，球晶尺寸明顯減小，結(jié)晶度略微降低。一方面，Z的加入提高了POM 與TPU 的相容性，干擾了POM 分子鏈的運(yùn)動(dòng)，使POM 分子鏈進(jìn)入晶格時(shí)受到一定的阻礙；另一方面，Z與TPU發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，控制了TPU 粒子尺寸和分布，限制了球晶的生長，使得直徑變小。加入聚醚后，POM 與TPU 的相容性得到進(jìn)一步的改善，并且形成更為復(fù)雜的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 對POM 結(jié)晶過程有著更加強(qiáng)烈的阻礙作用，POM 晶粒發(fā)生進(jìn)一步細(xì)化，結(jié)晶度降低到55 ，使共混物出現(xiàn)應(yīng)力集中的可能性減小，提高了POM 承受外力沖擊的能力。
動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析
隨著溫度的升高，分子鏈段運(yùn)動(dòng)不斷增加，POM、TPU及其共混物的儲(chǔ)存模量逐漸降低； POM／TPU、POM／TPU／z 以及POM／TPU／Z／聚醚這3種共混物的儲(chǔ)存模量都低于純POM 的儲(chǔ)存模量，這主要是由于TPU 的彎曲彈性模量較低使得共混物的儲(chǔ)存模量下降；其中POM／TPU／Z／聚醚共混物的儲(chǔ)存模量*低，這是因?yàn)榫勖训姆肿咏Y(jié)構(gòu)中存在醚鍵，鏈的柔順性好，從而使POM／TPU／Z／聚醚共混物的儲(chǔ)存模量*低，P0M／TPU 共混物出現(xiàn)兩個(gè)松弛峰，POM／TPU 共混物中TPU 的松弛峰較純TPU的松弛峰向低溫偏移，說明POM 與TPU之間存在一定的相容性；Z和聚醚的加入，使共混物中TPU 的 較POM／TPU 共混物中TPU 的T有所上升，但均低于純TPU的t，這說明Z和聚醚的加入起到了增容和交聯(lián)的作用，兩者共同影響Tg的變化。一方面，相容性變好會(huì)引起共混物中TPu的 r 下降而與POM 的T 靠近；另一方面，交聯(lián)反應(yīng)的存在會(huì)引起共混物中TPU 的T 上升且上升幅度較大 。當(dāng)交聯(lián)反應(yīng)引起的T 的上升幅度大于相容性變好引起的T 的下降幅度時(shí)，加入z和聚醚后的共混物中TPu 的丁 整體就會(huì)呈現(xiàn)上升的趨勢。由于交聯(lián)反應(yīng)的干擾， 通過動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析較難直觀地表征z和聚醚的增容作用，但可以確定增容作用以及對沖擊提高有利的交聯(lián)反應(yīng)的存在。
TPU 顆粒在脆斷時(shí)脫落留下的大量孔}同，TPU包膠尼龍?jiān)诨w中難以形成良好的分散，且顆粒粗大。說明基體與TPU顆粒界面間的黏結(jié)相當(dāng)薄弱，在外力的作用下，界面迅速分離導(dǎo)致應(yīng)力失穩(wěn)而使材料斷裂，且斷面較為整齊，形貌仍然呈脆性斷裂特征，因而其沖擊強(qiáng)度不高。z的加入，使分散相粒子細(xì)化，斷口形貌有被大量牽伸而產(chǎn)生塑性變形的特征，說明兩相界面黏結(jié)有力，材料在斷裂過程中由于產(chǎn)生較大的塑性變形以及克服兩相問較強(qiáng)的界面黏結(jié)消耗了大量的能量，因而其沖擊強(qiáng)度獲得提高。聚醚的加入使得分散相粒子更加細(xì)化，進(jìn)一步增大了TPU粒子與基體問的接觸面積，使界面脫黏需要更多的能量， 而且減小了粒子問的距離，大大增強(qiáng)了粒子間應(yīng)力場的交疊與干涉，使共混物的沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長率得到進(jìn)一步的提高。
結(jié) 論
(1)含異氰酸酯基的低聚物，對調(diào)節(jié)控制共混物中分散相顆粒大小及分布、增強(qiáng)基體和增韌彈性體兩相問的界面黏結(jié)具有明顯效果。POM／TPU／Z(80／20／3)共混物的缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到23 kJ·rn ， 比POM／TPU (8o／2o)共混物的缺口沖擊強(qiáng)度提高了50 ；PoM／TPU／z (70／30／3)共混物的缺口沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長率達(dá)到65 kJ·m 和300 ，分別是純POM 的缺口沖擊強(qiáng)度(6 kJ·rn )和斷裂伸長率(40 )的1O倍和7倍。
(2)在POM／TPU／Z (80／20／3)共混物中加入聚醚，進(jìn)一步增強(qiáng)了基體和增韌彈性體兩相間的界面黏結(jié)。當(dāng)聚醚添加量為1．2％ (質(zhì)量)時(shí)，共混物的缺口沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長率分別達(dá)到24kJ·m 和300 ，是純POM 的4倍和7倍，取得了較好的增韌效果。(3)Z和聚醚的加入，阻礙了POM 的結(jié)晶，降低了POM 的結(jié)晶度，使POM 晶粒發(fā)生細(xì)化。