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耐溶剂聚氨酯弹性體(tǐ)泛指在除去外力后能(néng)恢复原状的材料
作者:组合料 来源:www.hoardpu.com 时间:2015/7/5 22:14:27 阅读
    与橡胶相比,弹性體(tǐ)更侧重的含义是一种物(wù)理(lǐ)和材料學(xué)的概念,它的范畴更為(wèi)广泛。弹性體(tǐ)中除橡胶外,还包括众多(duō)弹性变形迥异、大分(fēn)子链交联方式多(duō)样化的高分(fēn)子材料。由此可(kě)见,橡胶是弹性體(tǐ)中最富有(yǒu)代表性的一类。从这个意义上讲,常见橡胶包括丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶和丁腈橡胶等都属于弹性體(tǐ)。

    由于一些历史原因,早期在國(guó)内当谈到弹性體(tǐ)的时候,所指的通常是热塑性弹性體(tǐ),而并不包含橡胶的含义,这也影响到了一些具體(tǐ)的技术交流。[2] 随着弹性體(tǐ)合成技术的发展及性能(néng)的提高,橡胶和弹性體(tǐ)的概念日益相通,习惯上两者已称為(wèi)同义词,经常互相代用(yòng)。

    根据弹性體(tǐ)是否可(kě)塑化可(kě)以分(fēn)為(wèi)热固性弹性體(tǐ)、热塑性弹性體(tǐ)二大类[3] 。热固性弹性體(tǐ),这也就是传统意义的橡胶(Rubber),热塑性弹性體(tǐ)(Thermoplastic elastomer),缩写為(wèi)TPE,為(wèi)上世纪90年代开始逐渐被越来越多(duō)的商(shāng)业化应用(yòng)。这个分(fēn)类同样也说明了这二类弹性體(tǐ)加工所采用(yòng)的是二种不同的方式:橡胶用(yòng)热固性设备加工,TPE采用(yòng)热塑性设备加工。

    习惯上,人类把热固體(tǐ)弹性體(tǐ),即传统橡胶还是称為(wèi)某某橡胶,如丁苯橡胶、顺丁橡胶和硅橡胶等,罕见丁苯弹性體(tǐ)、顺丁弹性體(tǐ)或硅弹性體(tǐ)的称呼。而对于热塑性弹性體(tǐ),则习惯称為(wèi)某某弹性體(tǐ),如聚氨酯弹性體(tǐ)、SBS弹性體(tǐ)和POE弹性體(tǐ)等。这也是造成大多(duō)数人混淆弹性體(tǐ)和橡胶概念的原因之一。

    热塑性弹性體(tǐ)(thermoplastic elastomer,TPE)的定义為(wèi):在常温下显示橡胶弹性,在高温下能(néng)够塑化成型的高分(fēn)子材料。因此,这类聚合物(wù)兼有(yǒu)热塑性橡胶和热塑性塑料的某些特点。热塑性弹性體(tǐ)高分(fēn)子链的基本结构特点是它同时串联或接枝某些化學(xué)组成不同的塑料段(硬段)和橡胶段(软段)。硬段间的作用(yòng)力足以凝集成微區(qū)(如玻璃化微區(qū)或结晶微區(qū)),形成分(fēn)子间的物(wù)理(lǐ)“交联”。软段则是自有(yǒu)旋转能(néng)力较大的高端性链段。

    热塑性弹性體(tǐ)是弹性體(tǐ)一类重要组成。常见的有(yǒu)如下几种:

    苯乙烯类热塑性弹性體(tǐ)

    苯乙烯类嵌段共聚物(wù)型热塑性弹性體(tǐ)是最早研究的热塑性弹性體(tǐ),主要包括SBS、氢化SBS(SEBS)、SIS 和氢化SIS 等,是目前世界上产量最大、发展最快的一种热塑性弹性體(tǐ)。从应用(yòng)角度来看, 苯乙烯类热塑性弹性體(tǐ)最令人感兴趣的是室温下的性能(néng)与硫化橡胶相似,另外其弹性模量异常高,并且不随相对分(fēn)子质量变化。苯乙烯类热塑性弹性體(tǐ)凭借其强度高、柔软、具有(yǒu)橡胶弹性、永久变形小(xiǎo)的特点,在制鞋业、塑料改性、沥青改性、防水涂料、液封材料、電(diàn)線(xiàn)、電(diàn)缆、汽車(chē)部件、医疗器械部件、家用(yòng)電(diàn)器、办公自动化和胶粘剂等方面具有(yǒu)广泛的应用(yòng)。SBS 和SIS 的最大问题是不耐热,使用(yòng)温度一般不超过80℃。同时,其强伸性、耐候性、耐油性、耐磨性能(néng)等也都无法同橡胶相比。其改性后的氢化SBS(SEBS)和氢化SIS,在实际应用(yòng)中的性能(néng)遠(yuǎn)高于普通的線(xiàn)型和星型SBS,使用(yòng)温度可(kě)达130℃,尤其是具有(yǒu)优异的耐臭氧、耐氧化、耐紫外線(xiàn)和耐天候性能(néng),在非动态用(yòng)途方面可(kě)与乙丙橡胶媲美。

    聚氨酯类热塑性弹性體(tǐ)

    聚氨酯类热塑性弹性體(tǐ)(TPU)一般是由平均相对分(fēn)子质量為(wèi)600~4000 的長(cháng)链多(duō)元醇(聚醚或聚酯) 和相对分(fēn)子质量為(wèi)61~400 的扩链剂及多(duō)异氰酸酯加成聚合的線(xiàn)性高分(fēn)子材料。TPU 大分(fēn)子主链中長(cháng)链多(duō)元醇(聚醚或聚酯)构成软段,主要控制其低温性能(néng)、耐溶剂性和耐候性,而扩链剂及多(duō)异氰酸酯构成硬段。由于硬、软段的配比可(kě)以在很(hěn)大范围内调整, 因此所得到的热塑性聚氨酯既可(kě)以是柔软的弹性體(tǐ),又(yòu)可(kě)以是脆性的高模量塑料,也可(kě)制成薄膜、纤维,是TPE 中唯一能(néng)够做到的品种。

    TPU 具有(yǒu)极好的耐磨性、耐油性和耐寒性,对氧、臭氧和辐射等都有(yǒu)足够的抵抗能(néng)力,同时作為(wèi)弹性體(tǐ)具有(yǒu)很(hěn)高的拉伸强度和断裂伸長(cháng)率, 还兼具压缩永久变形小(xiǎo)、承载能(néng)力大等优良性能(néng)。TPU已在國(guó)民(mín)经济的许多(duō)领域如制鞋行业、医疗卫生、服装面料和國(guó)防用(yòng)品等行业得到了广泛的应用(yòng), 但其缺点是耐老化性差、湿表面摩擦系数低、容易打滑。而且TPU 具有(yǒu)强极性,在加工过程中,当剪切作用(yòng)强烈时,内部易发热,从而发生降解,其熔體(tǐ)粘度对温度依赖性强, 较小(xiǎo)的温度变化就能(néng)引起其粘度的急剧变化,因而加工温度范围窄,再加之成本较高,价格昂贵,进一步限制了TPU 的推广应用(yòng)。[4]

    聚烯烃类热塑性弹性體(tǐ)

    聚烯烃类热塑性弹性體(tǐ)(TPO)主要包括嵌段共聚物(wù)、接枝共聚物(wù)和共混物(wù)3 种类型,其中采用(yòng)茂金属催化剂合成的聚烯烃热塑性弹性體(tǐ)乙烯—辛烯共聚物(wù)(POE)和动态硫化法制备的热塑性动态硫化胶是两种主要的聚烯烃类热塑性弹性體(tǐ)。

    1.茂金属聚烯烃弹性體(tǐ)乙烯—辛烯共聚物(wù)茂金属催化剂与一般传统的Ziegler-Natta 催化剂相比,具有(yǒu)理(lǐ)想的单一活性中心,因而能(néng)精密控制相对分(fēn)子质量分(fēn)布、共聚单體(tǐ)含量及其在主链上的分(fēn)布和结晶结构。合成的聚合物(wù)是高立构规整聚合物(wù),相对分(fēn)子质量分(fēn)布很(hěn)窄,从而能(néng)准确控制聚合物(wù)的物(wù)理(lǐ)机械性能(néng)和加工性能(néng)。采用(yòng)茂金属催化剂合成的聚烯烃热塑性弹性體(tǐ)乙烯—辛烯共聚物(wù)(POE)一方面有(yǒu)很(hěn)窄的分(fēn)子量和短支链分(fēn)布, 因而具有(yǒu)优异的物(wù)理(lǐ)机械性能(néng)(高弹性、高强度、高伸長(cháng)率)和良好的低温性能(néng),又(yòu)由于其分(fēn)子链是饱和的,所含叔碳原子相对较少, 因而具有(yǒu)优异的耐热化和抗紫外線(xiàn)性能(néng)。POE 的热稳定性、光學(xué)性能(néng)及抗干裂性能(néng)优于EVA,耐气候老化性优于SBS,脆化温度低于-76℃,在低温下仍有(yǒu)较好的韧性和延展性,POE 剪切性好,有(yǒu)利于高速挤出和模塑,很(hěn)少或不需增塑剂,使用(yòng)寿命長(cháng)。POE 可(kě)以用(yòng)过氧化物(wù)、硅烷和辐射方法交联,交联后材料的物(wù)理(lǐ)机械性能(néng)、耐化學(xué)试剂及耐臭氧性能(néng)与EPDM 接近;耐热老化及抗紫外線(xiàn)老化性能(néng)优于EPDM 和EPM, 因此POE 更适合于户外使用(yòng),并且POE 的热压缩永久变形比EPDM 小(xiǎo)。POE 作為(wèi)改性剂,既可(kě)以改性橡胶,也可(kě)以改性塑料。由于POE 的加工温度较低,因而与非极性橡胶,特别是EPR、EPDM、NR、SBR 及BR 等的混合较為(wèi)容易。POE 的最大应用(yòng)还是在塑料制品上。用(yòng)POE 改性PP,对其缺口冲击强度提高很(hěn)大;将马来酸酐接枝POE 后的弹性體(tǐ)用(yòng)来改性PA6,可(kě)使材料的吸湿性减小(xiǎo)、冲击强度大幅提高。[4]

    2.热塑性动态硫化橡胶采用(yòng)动态硫化法制得的热塑性弹性體(tǐ)称為(wèi)热塑性硫化橡胶(TPV)。TPV 是热塑性弹性體(tǐ)(TPE)的一种特殊类型,与具有(yǒu)弹性的嵌段共聚物(wù)不同,而是由弹性體(tǐ)—热塑性聚合物(wù)共混物(wù)的协同作用(yòng)生成,具有(yǒu)比简单共混物(wù)更好的性质。制备热塑性硫化橡胶的关键技术是动态硫化技术, 这一技术的进步之一是采用(yòng)低成本的现有(yǒu)加工方法,通过将现有(yǒu)的聚合物(wù)进行共混来制备新(xīn)产品。与传统的、资金投入强度高的生产新(xīn)材料的工艺相比, 该工艺还能(néng)满足对大型聚合装置的环保要求。TPV 技术的另一些优于作為(wèi)热塑性弹性體(tǐ)来源的嵌段共聚物(wù)的地方是:上限使用(yòng)温度高、耐烃类介质和压缩永久变形小(xiǎo)。[4]

    聚酰胺类热塑性弹性體(tǐ)

    聚酰胺类热塑性弹性體(tǐ)(TPEA)是由高熔点结晶性聚酰胺硬度和非结晶性聚酯或聚醚软缎组成[1] 。根据聚酰胺热塑性弹性體(tǐ)合成所需的原料, 其合成方法可(kě)以分(fēn)為(wèi)二元酸法和异氰酸酯法。采用(yòng)二元酸法, T PAE 是由端羧基脂肪族聚酰胺嵌段与端羟基聚醚二元醇通过酯化反应制备的。异氰酸酯法是以半芳酰胺為(wèi)硬段, 脂肪族聚酯、聚醚或聚碳酸酯作為(wèi)软段。采用(yòng)异氰酸酯法, 半芳酰胺硬段是由芳香族二异氰酸酯与二元羧酸反应得到的, 而不是由传统的二元胺与二元酸进行聚合、环内酰胺的开环聚合或者二元胺与二元酰氯反应等方法来制备。与之相比, 前者避免了芳香族二元胺活性较低、芳香族环内酰胺单體(tǐ)很(hěn)难得到和反应释放出腐蚀性的氯化氢等问题。
 
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