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          熱塑性橡膠的種類和結構特點

          發布日期:2019-05-15 14:45:57     瀏覽次數:2790

                  熱塑性橡膠是在常溫下具有橡膠彈性,而在高溫下象熱塑性塑料易于塑化成型的類新型材料。早在1950年西德拜耳公司就已試制成功了聚氨酯類熱塑性橡膠,但廣為采用則是在1965年美國殼牌化學公司生產的苯乙烯與丁二烯的嵌段共聚物,并以商品名“ Kraton”出售。七十年代以后,熱塑性橡膠的種類日趨增多,尤其是做為鞋用材料發展很快。

                  熱塑性橡膠有許多突出的特點,比如:

                  (1)、可采用標準熱塑性材料的加工設備(如摸壓、注射等),易于加工。

                  (2)、不需熱煉、硫化、減化工藝,節省能源,不用硫化罐等硫化設備。

                  (3)、加工費用比普通橡膠產品低。

                  (4)、由于彈性一一塑性轉化對溫度依賴的可逆性,因此廢料可直接進行再加工。

                  (5)、基于上述各點,材料、設備、加工等可節省大量資金。

                  熱塑性橡膠的存在問題是:

                    (1)、高溫軟化、不能在高溫下使用,達100-150℃時亦較困難。

                  (2)、高溫條件下難于保持50-70°的硬度(邵氏)。
                  (3)、采用塑料加工設備,橡膠設備不適用。
                  (4)、阻燃、耐天候性等要改進。
                  (一)熱塑性橡膠的種類
                  按照熱塑性橡膠的化學組成,目前可大致分為五類:
                  1、聚氨酯類
                  這是發展較早,產量最大的一類熱塑性橡膠。其制造的原料為多元醇、二元醇和二導氯酸前,合成后分有聚亞和數型。如商品名稱為Etan、 Daltmold等均屬此類。它除具有較高的強度、耐磨性外,耐臭氧性也較好,加工時通常即利用純膠,可不加入配合劑。但要注意水解問題。
                  2、苯乙烯類
                  此類的典型兩個品種是SBS和SIS,商品名稱如 Kraton、 Tufprene、CT-30都屬之。這種嵌段共聚物,具有高強度、高伸長、高耐磨和較好的低溫性能,并可用常規設備加工。工藝成熟,發展最快。
                  3、聚酯類
                  它是剛性鏈為聚酯,柔性鏈為聚醚的熱塑性橡膠。其特點是高定伸、高耐撕裂、高耐磨和低滯后損失,使用溫度上限可達150°C,另外還具有優越的耐油、耐溶劑性能,如商品名稱Hytr等即屬此類。
                  4,聚烯烴類
                  此類屬新開發的一類熱塑性橡膠。如反式聚異成二烯( TransーPip)、間同立構的1,2一聚丁二烯(RB),反式聚丁二烯等。都有較好的加工性能。
                  5、其他
                  目前研究較多的是以聚烯烴的改性,制備熱塑性橡膠。如用三元乙丙橡膠改性的聚烯烴、丁基橡膠接枝聚乙烯等。
                  此外、熱塑性橡膠也可按照聚合物的結構進行分類:
                  1、嵌段共環結構:分有A一B、AーBーA(三嵌段)(B一A)n(多嵌段)、(A-B)nX(星形嵌段)等。
                  2、接枝共聚結構:分有一般接枝聚合物、梳形聚合物等
                  3、離子交聯聚合物等。
                  (二)熱塑性橡膠的結構特點

                  目前,熱塑性橡膠多為苯乙烯與丁ニ烯(或異皮二烯)的單嵌段或遙嵌段共聚物。它以線型聚丁二烯(或聚異皮二烯)鏈段為母體。在其兩端都連結著聚苯乙烯鏈段,而沒有自由的丁二烯(成異成二烯)鏈端。即是所謂SーBーS(聚苯乙烯一聚丁二ニ烯一聚苯乙烯)結構。分子結構上的這種特點,是其能夠成為熱望性橡膠的本質原因。這種分子鏈端部的聚苯乙嵌段能夠發生第合作用,從而使分子鏈之間形成網狀結構。如圖10-2所示,圖中折線部份為熱塑性合體鏈段(剛性鏈),曲線部份為高彈性聚合體鏈段(柔性鏈),折線重合處(園圈內)為物理交聯。而普通的嵌段共聚物,其自由丁二烯鏈端則必領通過化來連結成狀的,此外,熱性段分子鏈還有星型結構。

                  熱塑性橡膠這種遙嵌段共聚物在常溫下實際為兩相體系,其中的聚丁二烯鏈段相當于橡膠相,而聚苯乙烯段部分相當于結晶相。聚丁二烯部分構成連續相,聚苯乙烯分散于其中,聚丁二烯部分決定著材料的高弾性能、良好的低溫性能、耐磨性能和耐屈撓性能;而苯乙烯嵌段則能起交聯作用,具有補強效果。這種自補強效果致使熱塑性橡膠本身在常溫下具有很高的強度。這從下列數據可以清楚地看出:



                  由于聚苯乙烯系熱塑性材料,當溫度升高時,它會發生相變,達到玻璃化溫度(100°C)時會發生網狀結構的破壞。此外網狀結構也會由于溶解于某些有機溶劑而破壞。而當溫度降至聚苯乙烯的玻璃化溫度以下時或溶劑揮發掉時,則其網狀結構又能重新建立。而網狀結構的這種可逆性,是決定熱塑性橡膠之熱塑性這一基本特性的根本原因。

                  由于各聚苯乙烯鏈段相互締合形成網狀結構,致使此類橡膠自身即能表現出相似于其他橡膠之補強硫化膠的高彈性能。從而可以想見,其“補強”程度當為苯乙烯含量的函數,因此,這些嵌段共聚物可以通過變化其①兩相的比率。⑨端嵌段的分子量。③總分子量來變化其結構和性能。實驗證明,其中的聚苯乙烯量必須小于40%オ不致喪失橡膠態特性。

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