熱塑性彈性體顧名思義,集合了橡膠和塑料的主要優(yōu)點(diǎn):在常溫下保持彈性,呈硫化橡膠的物理性質(zhì),高溫下融化流動(dòng),表現(xiàn)出熱塑性塑料的加工性能。由於其獨(dú)特的物理和加工性能,熱塑性彈性體用於增韌增強(qiáng)脆性塑料,有著其他橡膠材料不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
目前常用的熱塑性彈性體主要分為四大類,分別是:聚烯烴類(TPO和TPV)、聚酯類(TPEE)、聚氨酯類(TPU)和苯乙烯類熱塑性彈性體(TPS),在單獨(dú)使用之外,主要應(yīng)用於增韌聚丙烯、聚甲醛、尼龍等高強(qiáng)、低溫脆性樹脂。下面我們介紹比較常見的一些熱塑性彈性體增韌改性體系。
POE/PP體系
聚丙烯(PP)具有來(lái)源豐富、質(zhì)輕高強(qiáng)、耐熱性好、剛性和硬度大、加工容易,無(wú)毒無(wú)味、光澤好等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)也存在脆性,收縮率大,沖擊強(qiáng)度低,不耐低溫等缺點(diǎn),極大限制了其應(yīng)用。
聚烯烴彈性體POE是一種飽和的乙烯-辛烯共聚物,與聚丙烯有良好的相容性,加工溫度低,分散性好,在基體內(nèi)易得到較小的分散相粒徑和較窄的粒徑分布,因而對(duì)聚丙烯的增韌效果明顯。作為PP常用的增韌劑,POE加工流動(dòng)性好,加工成型周期短,生產(chǎn)成本低,而且低溫韌性效果明顯,優(yōu)於其他增韌劑,如EPDM、SBS等。
POE增韌PP在汽車行業(yè)有較大的應(yīng)用前景,可制作保險(xiǎn)杠、車身側(cè)壁包層、擋板、空氣閥和儀表等。
TPU/POM
聚甲醛(POM)具有高的比強(qiáng)度和剛度、優(yōu)良的耐腐、耐磨、自潤(rùn)滑和抗蠕變性能,是一種性能優(yōu)良的工程塑料,廣泛應(yīng)用於高科技的精密機(jī)械及儀器、電子電器制品和各種機(jī)械傳動(dòng)部件的制造。聚甲醛雖然有優(yōu)異的綜合性能,但缺口沖擊強(qiáng)度較低,故而需進(jìn)行增韌改性。存在的問(wèn)題是POM具有分子鏈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單規(guī)整和球晶尺寸大的特點(diǎn),與其它聚合物間的相容性極差且缺口敏感性大,不易進(jìn)行增韌改性。
熱塑性聚氨酯彈性體TPU是POM較為有效的抗沖改性劑。聚甲醛的應(yīng)用場(chǎng)合要求較高,我們希望POM在獲得韌性的同時(shí),剛性和強(qiáng)度不會(huì)大幅下降。一般情況下,添加增韌劑過(guò)多會(huì)降低材料的剛性和強(qiáng)度,太少又不能得到合適的韌性,所以為了提高增韌劑的增韌效果,需引入適當(dāng)?shù)南嗳輨纳芇OM與TPU之間的相容性,增強(qiáng)TPU與POM兩相之間的粘結(jié)力,提高增韌效率。這樣就可以降低TPU的添加量,避免剛度和強(qiáng)度的大幅下降,如加入熱塑性酚醛樹脂等。
TPS/PA
聚酰胺類工程塑料,產(chǎn)量大,具有高強(qiáng)、自潤(rùn)滑、耐磨、耐油、耐腐蝕等特點(diǎn),應(yīng)用廣泛。但由於尼龍含有強(qiáng)極性的酰胺基團(tuán)且結(jié)晶度高,導(dǎo)致其低溫沖擊強(qiáng)度低,大大限制其應(yīng)用。因此,人們希望對(duì)其進(jìn)行增韌改性,一般采用苯乙烯類熱塑性彈性體(TPS),如SEBS,SBS等。聚酰胺與苯乙烯類熱塑性彈性體的相容性,可以使用增容劑來(lái)提高增韌效果。如有人在SBS增韌劑上接枝二澳甘露醇(DBM)、乙酞乙酸甲酯(MAA)和MA制得的增容劑,效果很好。
TPE/PVC
聚氯乙烯(pvc)是一種性價(jià)比優(yōu)異的通用型極性聚合物,具有耐燃、耐化學(xué)腐蝕性,透明,電絕緣,機(jī)械性能優(yōu)良等特點(diǎn),在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用,可用於建筑、汽車、皮革等行業(yè)。但是,PVC也是一種脆性材料,耐沖擊性不好,特別是耐低溫性不好。即使高分子量PVC在加入DOP等增塑劑後,會(huì)成為可加工的韌性材料,但時(shí)間長(zhǎng)的話,增塑劑遷移,使材料重新變硬變脆,并且污染環(huán)境?,F(xiàn)在國(guó)家已經(jīng)限制這種酯類增塑劑的使用。
熱塑性彈性體共混增韌PVC是研究熱門,可以降低酯類增塑劑的使用量。熱塑性彈性體增韌PVC主要有CPE、TPU等。其中最常用的是氯化聚乙烯CPE,其是聚乙烯經(jīng)氯化後的產(chǎn)物,元素成分和分子結(jié)構(gòu)與PVC極其相似,故相容性好。CPE的彈性和相容性與氯含量有很大關(guān)系,氯含量為25%-40%的CPE具有熱塑性彈性體的性質(zhì),其中氯含量為35%左右的CPE與PVC的相容性較好,可用於PVC的共混改性。目前國(guó)內(nèi)CPE產(chǎn)量較大的廠家是濰坊亞星,已經(jīng)開發(fā)出一系列的產(chǎn)品,商標(biāo)為“weipren”,不同牌號(hào)CPE的分子量和氯含量不同,應(yīng)用改性的PVC型號(hào),或者得到的產(chǎn)品性能也不同。
TPU與PVC有著一定相容性,可進(jìn)行共混改性。其中聚酯型熱塑性TPU比聚醚型TPU與PVC的相容性更好。
聚氯乙烯/熱塑性彈性體共混體系成型加工方便,能耗低,可以再生利用,而且可以顯著提高壓縮永久變形、熱變形、回彈性、耐氣候性、耐油、耐光、耐磨等性質(zhì),在汽車領(lǐng)域、電線電纜及電器、土木建材、管材、日用品等多個(gè)領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用。
綜上所述,熱塑性彈性體增韌改性低溫脆性樹脂,不僅可提高樹脂的低溫韌性和耐沖擊性,而且不會(huì)影響樹脂的加工性能,加工設(shè)備通用性好,生產(chǎn)時(shí)間短,節(jié)省電力,降低生產(chǎn)成本,具有廣闊的發(fā)展?jié)摿Α?/p>