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硅橡胶/TPU动态硫化热塑性弹性体的配方和加工工艺的研究
动态硫化热塑性弹性体(rI.PV)一方面具有共聚型热塑性弹性体(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)具有高强度、耐磨性、低压缩永久变形、耐油性等优点,但超耐磨TPU不耐水解,高温条件下强度降低很快,而有机硅橡胶(SIR)具有优异的耐候性、疏水性及化学稳定性。
加工研究
随着DBPH含量的增加,两种SIR硫化后的拉伸强度为先增加后降低,这是因为随着DBPH含量的增加,化学交联点增多,交联网络趋于完善,但DBPH含量过多时,SIR发生过硫,网络结构被破坏,导致TPV的拉伸强度迅速降低。其中,R760.70硅橡胶的拉伸强度优于NE7170硅橡胶,这是因为经过气相白炭黑补强的SIR分子链间含有数目更多、粒径更小的气相siO:粒子,补强白炭黑的吸附层就越密集,形成的氢键也就越多,最终补强效果越明显,且较迟地发生过硫化。
TPU/R760.70型比TPU/NE7170型TPV具有较高的拉伸强度和断裂伸长率,较低的拉伸永久变形,同样是因为在11PV中,超耐磨TPU气相白炭黑包裹着聚有机硅氧烷分子链,熔融共混后SIR更加均匀地分散在TPU基体中,且白炭黑与SIR、11PU之间的氢键也增加二者的界面强度,导致TPV的力学性能提高。至于硬度方面,,IPu/R760-70的硬度小于TPU/NE7170,因为沉淀白炭黑粒径较大、含杂质较多、含氢键较多,容易团聚,导致11PV中的SIR集中交联,弹性体表面致密度增加,硬度增大。,在使用Hakke密炼机制备TPU/SIR型11PV时,选用经气相白炭黑补强的R760-70混炼胶作为,TPV的分散相,具有更好的力学性能.
聚酯型较聚醚型TPV具有较高的拉伸强度、断裂伸长率、硬度和拉伸永久变形。聚酯型11Pv中含有极性较大的酯基,链段间作用力比较大,增大了TPU的力学强度,且与SIR共混时易形成氢键,超耐磨TPU提高了二者的相容性;而11Pu8285中醚基极性较小,易内旋转,与SIR共混后增加了分子链间的柔顺性,力学强度较低。11PU8285/SIR型11PV的拉伸永久变形较低,是因为共混体系中的聚醚链段易结晶,并且其分子链的物理交联点和化学交联点作用较低,所以不能说明其回复性较好。
不同硬度的聚酯型11Pu与SIR动态硫化弹性体的力学性能比较可知,rI'PUl580/SIR型r11PV具有较高的拉伸强度和断裂伸长率,较低的拉伸永久变形。在聚酯型TPU中,TPU1580具有较低的压缩永久变形,说明其硬段起到的物理交联点作用明显,形成有效的三维网状结构,压力撤去后,回弹性较大。综合比较,制备TPU/SIR型1PV时,选用聚酯型TPul580作为基体连续相,以使制备的,I’PV具有更好的力学性能。
不同硫化时间对TPU/SIR弹性体力学性能的影响
随着硫化时间的增加,TPU/SIR弹性体的拉伸强度和断裂伸长率先增加后降低,分别在4 min和5 min达到最大值,拉伸永久变形先减小后增加,在4 min达到最小值。随着硫化时间的增加,硫化的硅橡胶颗粒逐渐变小,分散更加均匀,硫化程度增加,使拉伸强度与断裂伸长率增大;当硫化时间为5min以后,硫化的硅橡胶颗粒开始团聚,导致拉伸强度与断裂伸长率降低。而从回复比上来看,硫化4min时达到17.5的最大值,回弹性最佳,超耐磨TPU同时整体硬度变化不大,故选择硫化时间为4 min。2.2.2不同加工转速对TPU/SIR弹性体力学性能的影响
随着转速的增加,TPu/SIR弹性体的拉伸强度与断裂伸长率都是先增加后降低,拉伸永久变形先降低后增加,因为转速的增加利于SIR、DBPH的分散,交联SIR颗粒粒径降低,“海岛结构”明显,但转速大于80 r/min时,利于SIR的分散同时,致使交联SIR颗粒可能发生团聚,发生相反转,同时剪切生热使体系温度升高,SIR还未分散完全就发生集中交联,分散与团聚是竞争关系,超耐磨TPU当团聚作用大于分散作用时,导致弹性体应力缺陷,力学强度下降。从弹性体的回复比可知,在70 r/min时,具有较好的回弹性,同时力学强度较高,硬度变化不大,故选择转速为70 r/min。
不同加工温度对,TPU/SIR弹性体力学性能的影响
随着加工温度的增加,TPU/SIR弹性体的拉伸强度和断裂伸长率都是先增大后减小,拉伸永久变形先减小后增加。因为随温度的升高,TPU逐渐充分塑化,SIR与11PU混合均匀性变好,力学强度提高;但温度过高,TPu易产生降解,降低了基体连续相的力学性能,同时硫化剂还没有分散均匀就提前发生交联反应,导致硫化后颗粒较大,弹性体存在应力缺陷,致使力学性能降低。硫化体系在180℃时,弹性体具有较好的力学强度和回弹性,故选择加工温度为180℃。
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