高分子材料课件-4.5 热塑性弹性体.ppt

第四章 橡胶与弹性体材料 第五节 热塑性弹性体 n5 1 定义与分类 n5 2 共聚型热塑性弹性体 n5 3 热塑性硫化胶 TPV 5 1 定义与分类 定义 n热塑性弹性体是指在常温下具有橡胶的弹性 高温下具有可塑化成型的一类弹性体材料 n热塑性弹性体可以采用类似热塑性树脂的工 艺来加工和回收 n最早商业化的热塑性弹性体 TPE 是20世 纪50年代开发出的聚氨酯热塑性弹性体 n20世纪70 90年代 是TPE迅速发展的阶段 nTPE的发展受到热塑性树脂和弹性体材料两 大领域的共同关注 分类 按按 照照 制制 备备 方方 法法 来来 分分 类类 共聚型共聚型TPETPE 共混型共混型TPETPE 聚聚氨酯类氨酯类 苯乙烯类苯乙烯类 聚烯烃类聚烯烃类 聚酯类聚酯类 聚酰胺类聚酰胺类 简单共混型简单共混型 热塑性硫化胶 热塑性硫化胶 TPVTPV 5 2 共聚型热塑性弹性体 共聚型TPE的结构特征 n共聚型TPE是采用嵌段共聚的方式将柔性 链 软段 同刚性链 硬段 交替连接成 大分子 玻璃态或结晶态微区玻璃态或结晶态微区 苯乙烯类热塑性弹性体 1 结构 n苯乙烯类嵌段共聚型热塑性弹性体的结构 为S D S S为聚苯乙烯硬段 其聚集微 区为无定形玻璃态 物理交联点 D为 聚二烯烃或氢化聚丁二烯软段 在常温下 处于高弹态 提供橡胶的弹性 n常见的三种苯乙烯类热塑性弹性体 SBSSBS SISSIS SEBSSEBS 2 性能 n苯乙烯的含量对SBS类的性能有最重要的 影响 n随S段含量的提高 硬度 强度 弹性 n n 硬度在邵硬度在邵A20A20 邵 邵D60D60 n n 与与SBRSBR具有类似的力学性能具有类似的力学性能 n n SBSSBS上存在双键 耐热氧老化性不好 上存在双键 耐热氧老化性不好 n n 氢化后得到的氢化后得到的SEBSSEBS是饱和的 耐热氧老是饱和的 耐热氧老 化性好 化性好 n n SBSSBS耐水和极性溶剂 不耐非极性溶剂 耐水和极性溶剂 不耐非极性溶剂 nSBS在使用温度超过70oC时 压缩永久变 形就会明显增大 3 应用 n苯乙烯类TPE是目前使用量最大的TPE 1999年时的使用量达660万吨 n苯乙烯类TPE主要应用于使用温度低于 70oC且对耐油性无要求的场合 n目前苯乙烯类TPE的最主要用途是制作鞋 底材料 n塑料和橡胶的改性 SBS沥青改性用于高 等级的公路路面 密封剂和胶黏剂 聚氨酯类热塑性弹性体 TPU 1 结构 nTPU由二异氰酸酯和聚醚或聚酯多元醇以 及低分子量二元醇类扩链剂反应而的 硬段硬段软段软段 氨基甲酸酯链段 硬段 间可形成氢键氨基甲酸酯链段 硬段 间可形成氢键 硬硬 段的聚集微区呈段的聚集微区呈结晶态结晶态 2 性能 n由于物理交联点为结晶微区 TPU具有优异的力 学性能 25 70MPa 耐磨性 抗撕裂性能 耐 非极性溶剂 但不耐水和极性溶剂 最高使用温度 为120oC 硬段结晶熔点 n聚酯型TPU具有更好的力学强度和耐磨性 耐非极 性溶剂性 n聚醚型TPU具有更好的弹性 低温性能 热稳定性 耐水性和耐生物降解性 硬段硬段软段软段 3 应用 nTPU主要应用于耐磨制品 小型实心 胎 鞋底等 n高强度耐油制品 输油软管 n高强高模量制品 汽车仪表盘 n但TPU的摩擦系数很低 牵引力低 不适合制造汽车轮胎 乙烯 辛烯共聚物 POE 1 结构 n该TPE是通过乙烯与 辛烯在茂金属催化剂 的催化下定向共聚而成的具有特殊序列分 布的聚烯烃共聚物 POE是Poly Olefin Elastomer的缩写 n辛烯共聚单体在分子链上均匀分布 其质 量含量 20 wt n引入少量的辛烯破坏了与其相邻接碳的结 晶 形成具有无定形结构的弹性区 剩余 的PE微结晶区起到了物理交联点的作用 nPOE的分子量分布窄 分子量分布系数 2 力学性能较好 n一定量的辛烯长支链 加工性能良好 2 性能 POE的性能主要受辛烯含量和分子量的影响 nPOE为全饱和分子链 耐天候老化 耐 紫外线性能优异 nPOE的力学性能良好 nPOE主链的特性与PE类似 良好的绝缘 性和耐化学介质性 n但耐热性低 永久变形大 n通过部分交联的方式可以改善 3 应用 n替代EPDM制造防水卷材 耐候性更好 n微交联的POE 高耐候电缆料 nPOE还可以用于PP的增韧改性剂 在提高 韧性的同时 强度和加工性牺牲较小 5 3 热塑性硫化胶 TPV 共混型TPE的结构 性能特征 n n 橡胶分散相提橡胶分散相提 供了弹性 供了弹性 n n 塑料连续相提塑料连续相提 供了可热塑性供了可热塑性 加工性 加工性 n n 直接共混型直接共混型 TPETPE的硬度较的硬度较 高 弹性低 高 弹性低 永久变形大 永久变形大 动态硫化技术制备TPV n聚合物共混相态行为 软包硬规律 n大量的橡胶 含有交联剂 与少量塑料机 械混合 橡塑比可超过80 20 n刚开始时塑料为分散相 橡胶为连续相 n但在共混过程中 橡胶同时发生原位交联 反应 黏度大增 在机械剪切力的作用下 被破碎为微米级的颗粒 n同时发生相反转 塑料变为连续相 交联 橡胶微粒变为分散相 nTPV是Thermal Plastic Vulcanizate的缩写 TPV的结构与性能特点 n交联的橡胶颗粒为分散相 高弹性 低压缩永久变形 n塑料薄层将交联的橡胶颗粒包裹起来 形成连续相 高弹性 低硬度 nTPV是性能最接近热固性橡胶的热塑性 弹性体 nTPV具有优异的耐疲劳性能 远超过普 通橡胶 TPV的应用 nTPV具有良好的热塑性加工性 代替热交 联橡胶制造形状复杂的弹性体制品 大大提 高生产效率 1 30 40 用于替代EPDM制造汽车配件 2 10 15 用于制造电子电气上的绝缘材料 3 10 土木建筑业 伸缩缝 公路隔 离带 集装箱 密封条 减震垫 4 其它各种形状复杂的弹性体制品 小测验 n比较热塑性树脂和弹性体材料之间结 构上的差异 分析何种结构特征能使 其成为热塑性树脂 而何种结构特征 能使其成为弹性体材料 n热塑性弹性体材料是如何将塑料与弹 性体材料的特征结合起来的 。