热塑性聚氨酯弹性体(tpu)作为一种集橡胶的高弹性与塑料的成型加工性于一体的特殊材料,综合性能十分优异。tpu具有优良的延伸回 复性,耐寒、耐油、耐磨耗、耐弯折,大量用于工业、汽车业、制鞋业、电线和电缆等行业中。evm 是德国拜耳公司对va含量超过40 %的乙烯和醋酸乙烯酯共聚物的简称,在华销售名称为乙华平橡胶。乙华平橡胶属于特种橡胶,它在耐高温 (175 "c),耐油(相当于丙烯腈acn含量26 %?34 %的丁腈橡胶),耐天候老化(仅次于epdm) 以及阻燃方面都非常优秀。近年来在电缆、胶辊、家用电器及汽车橡胶配件等产品上的应用非常广泛,已经成为某些特殊橡胶产品所不可取代的新型原材料。目前国内对evm与tpu共混的研究尚未见报道,本研究通过两者共混,将其性能进行互补,并在2种tpu和2种evm不同配比的共混物中,寻求佳组合,为研制兼具两者优 势的新型材料奠定基础。
1实验部分
1.1原材料
弹性体:evm 2 种,levapren 400 (va 含量 40 %)简为 e4 ,levapren 700 (va 含量 70 %)简为 e7;tpu 2 种,desmopan 385e(聚酯型)简为 t3,desmopan 8685 (聚酿型)简为t8。以上均为德国拜耳有限公司产品。
配合剂:白炭黑,山东海化有限公司白碳黑 厂;硅烷偶联剂(s69),青岛罗地亚公司产品; dcp(过氧化二异丙苯),市售。
1 .2设备
haake rheocord90转矩流变仪:德国哈克公司;sk-160b 160 x320型双辊筒炼塑机:上海橡胶机械厂;vc-150t-ftmo-3rt型真空硫化机:佳鑫电子设备有限公司:ai-7000s拉力实验机:台湾高铁公司。
1 .3配方
evm与tpu共混实验配方见表1。
1 . 4试样的制备
1.4. 1烘料
实验前需将tpu放入90℃的干燥箱,干燥2h(因为tpu易吸水)。
1.4.2 混炼
首先将tpu和evm放入haake流变仪里进行混炼,转速为50 r / min-1,按以下加料顺序进行混炼:
然后常温下在6英寸的开炼机上进一步混合均匀,薄通6次下片。
1.4.3模压
在180℃x300 s条件下,将混炼胶放在真空平板硫化机(排真空4次,排真空时间为20 s)上进行模压,冷压,所得的试样供性能测试使用(模压时,要在模具上涂脱模剂)。
1. 5共混物性能测试
模压试样在室温下停放6 h以上,用标准裁刀裁出拉伸试片和撕裂试片。拉伸强度按gb/ t528-1998测定;撕裂强度按gb529291测定;硬度按gb/531-92测定,氧指数按gb 10707-89测定,老化性能按gb3512-83测定,老化条件为 150 ℃×72 h。
2结果与讨论
2. 1共混物的力学性能
evm与tpu共混物不同种类与不同质量比对材料力学性能的影响见图1。
从图1可以看出,共混物中随着tpu组分的增多.其密度、硬度、拉伸强度、100 %定伸应力、 撕裂强度都逐渐增大,但断裂伸长率降低。
在共混物中,e4t3和e4t8分别比e7t3和 e7t8有更高的拉伸强度和100 %定伸应力,但密度、硬度、断裂伸长率较小,这是因为va含量为 40 %的evm400存在结晶,而va含量为70 %的 evm700则不存在结晶,e4t8在各个比例的共混物中都表现出高的拉伸强度和100 %定伸应 力,而e7t3则有高的断裂伸长率。
2 . 2共混物的老化性能
表2是evm/ tpu共混物老化后的力学性。 从表2可以看出老化后共混物的硬度、拉伸强度和100 %定伸应力都有所增大,而断裂伸长率减小,且纯evm的断裂伸长率减幅大。这说明未经硫化的evm耐老化性能差;当evm/ tpu质量比为50/50时,老化后的断裂伸长率减小较多,一方面可能是此时两者的相容性差,另一方面可能是共混物长时间在高温下发生交联反应造成的。
2 . 3共混物的阻燃性能
氧指数常被用来衡量材料的燃烧性能。表3 是不同种类和质量比的evm/ tpu共混物的氧指数。从实验数据可以看出,纯evm的氧指数 高于纯tpu,且纯的evm700的氧指数大,即其阻燃性能好;大部分配比的evm/ tpu共混物都属于难燃材料,且evm含量越高,阻燃性也越好。
3结论
(1) evm/ tpu共混物中,随着tpu组分的增多,共混物的密度,硬度,拉伸强度,100 %定伸应力,撕裂强度逐渐增大,而断裂伸长率降低; evm 400的共混物比evm700共混物有更高的拉伸强度和100 %定伸应力;e4t8在各个比例的共混物中有高的拉伸强度和100 %定伸应力,而e7t3在各个比例的共混物中有高的断裂伸长率 。
(2) 共混物经150 ℃ x72 h的老化后,共混物的硬度、拉伸强度和100 %定伸应力都有所增大,且100 %定伸应力增加幅度较大;而扯断伸长率有所减小,但纯evm的断裂伸长率减幅大;evm/ tpu质量比为50/50时,耐老化性能差。
(3) evm/tpu共混物在未加任何阻燃剂的情况下,阻燃性能较好,属于难燃材料,且evm含量越高,阻燃效果越好。