熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)作為一種集橡膠的高彈性與塑料的成型加工性于一體的特殊材料,綜合性能十分優異。TPU具有優良的延伸回 復性,耐寒、耐油、耐磨耗、耐彎折,大量用于工業、汽車業、制鞋業、電線和電纜等行業中。EVM 是德國拜耳公司對VA含量超過40 %的乙烯和醋酸乙烯酯共聚物的簡稱,在華銷售名稱為乙華平橡膠。乙華平橡膠屬于特種橡膠,它在耐高溫 (175 "C),耐油(相當于丙烯腈ACN含量26 %?34 %的丁腈橡膠),耐天候老化(僅次于EPDM) 以及阻燃方面都非常優秀。近年來在電纜、膠輥、家用電器及汽車橡膠配件等產品上的應用非常廣泛,已經成為某些特殊橡膠產品所不可取代的新型原材料。目前國內對EVM與TPU共混的研究尚未見報道,本研究通過兩者共混,將其性能進行互補,并在2種TPU和2種EVM不同配比的共混物中,尋求佳組合,為研制兼具兩者優 勢的新型材料奠定基礎。
1實驗部分
1.1原材料
彈性體:EVM 2 種,Levapren 400 (VA 含量 40 %)簡為 E4 ,Levapren 700 (VA 含量 70 %)簡為 E7;TPU 2 種,Desmopan 385E(聚酯型)簡為 T3,Desmopan 8685 (聚釀型)簡為T8。以上均為德國拜耳有限公司產品。
配合劑:白炭黑,山東海化有限公司白碳黑 廠;硅烷偶聯劑(S69),青島羅地亞公司產品; DCP(過氧化二異丙苯),市售。
1 .2設備
HAAKE Rheocord90轉矩流變儀:德國哈克公司;SK-160B 160 X320型雙輥筒煉塑機:上海橡膠機械廠;VC-150T-FTMO-3RT型真空硫化機:佳鑫電子設備有限公司:AI-7000S拉力實驗機:臺灣高鐵公司。
1 .3配方
EVM與TPU共混實驗配方見表1。
1 . 4試樣的制備
1.4. 1烘料
實驗前需將TPU放入90℃的干燥箱,干燥2h(因為TPU易吸水)。
1.4.2 混煉
首先將TPU和EVM放入Haake流變儀里進行混煉,轉速為50 r / min-1,按以下加料順序進行混煉:
然后常溫下在6英寸的開煉機上進一步混合均勻,薄通6次下片。
1.4.3模壓
在180℃X300 s條件下,將混煉膠放在真空平板硫化機(排真空4次,排真空時間為20 s)上進行模壓,冷壓,所得的試樣供性能測試使用(模壓時,要在模具上涂脫模劑)。
1. 5共混物性能測試
模壓試樣在室溫下停放6 h以上,用標準裁刀裁出拉伸試片和撕裂試片。拉伸強度按GB/ T528-1998測定;撕裂強度按GB529291測定;硬度按GB/531-92測定,氧指數按GB 10707-89測定,老化性能按GB3512-83測定,老化條件為 150 ℃×72 h。
2結果與討論
2. 1共混物的力學性能
EVM與TPU共混物不同種類與不同質量比對材料力學性能的影響見圖1。
從圖1可以看出,共混物中隨著TPU組分的增多.其密度、硬度、拉伸強度、100 %定伸應力、 撕裂強度都逐漸增大,但斷裂伸長率降低。
在共混物中,E4T3和E4T8分別比E7T3和 E7T8有更高的拉伸強度和100 %定伸應力,但密度、硬度、斷裂伸長率較小,這是因為VA含量為 40 %的EVM400存在結晶,而VA含量為70 %的 EVM700則不存在結晶,E4T8在各個比例的共混物中都表現出高的拉伸強度和100 %定伸應 力,而E7T3則有高的斷裂伸長率。
2 . 2共混物的老化性能
表2是EVM/ TPU共混物老化后的力學性。 從表2可以看出老化后共混物的硬度、拉伸強度和100 %定伸應力都有所增大,而斷裂伸長率減小,且純EVM的斷裂伸長率減幅大。這說明未經硫化的EVM耐老化性能差;當EVM/ TPU質量比為50/50時,老化后的斷裂伸長率減小較多,一方面可能是此時兩者的相容性差,另一方面可能是共混物長時間在高溫下發生交聯反應造成的。
2 . 3共混物的阻燃性能
氧指數常被用來衡量材料的燃燒性能。表3 是不同種類和質量比的EVM/ TPU共混物的氧指數。從實驗數據可以看出,純EVM的氧指數 高于純TPU,且純的EVM700的氧指數大,即其阻燃性能好;大部分配比的EVM/ TPU共混物都屬于難燃材料,且EVM含量越高,阻燃性也越好。
3結論
(1) EVM/ TPU共混物中,隨著TPU組分的增多,共混物的密度,硬度,拉伸強度,100 %定伸應力,撕裂強度逐漸增大,而斷裂伸長率降低; EVM 400的共混物比EVM700共混物有更高的拉伸強度和100 %定伸應力;E4T8在各個比例的共混物中有高的拉伸強度和100 %定伸應力,而E7T3在各個比例的共混物中有高的斷裂伸長率 。
(2) 共混物經150 ℃ X72 h的老化后,共混物的硬度、拉伸強度和100 %定伸應力都有所增大,且100 %定伸應力增加幅度較大;而扯斷伸長率有所減小,但純EVM的斷裂伸長率減幅大;EVM/ TPU質量比為50/50時,耐老化性能差。
(3) EVM/TPU共混物在未加任何阻燃劑的情況下,阻燃性能較好,屬于難燃材料,且EVM含量越高,阻燃效果越好。