热塑性聚氨酯/硅橡胶共混材料的制备及其性能研究

摘要

融合了热塑性聚氨酯（TPU）和有机硅橡胶两种材料的各自性能优点，制备性能良好的TPSIV 材料是本论文研究的重点。本论文主要研究了聚酯型热塑性聚氨酯（E270）和聚醚型热塑性聚氨酯(M70)与甲基乙烯基硅橡胶混炼胶(VMQ)共混材料的制备；探究了不同比例的两种热塑性聚氨酯与甲基乙烯基硅橡胶混炼胶共混后的力学性能、表面能、耐老化性能、黏弹行为的变化。为改善聚合物两相的相容性，对不同热塑性聚氨酯与甲基乙烯基硅橡胶混炼胶共混材料分别添加了两种不同的增容剂：嵌段型含硅聚氨酯增容剂（T-Si），自制合成的接枝型硅丙接枝共聚物增容剂(Si-P)。探究了两种增容剂含量对两种共混物材料力学性能的影响；采用电子扫描显微镜（SEM）对共混物拉伸断裂的形貌进行了观察；同时系统探究了热塑性聚氨酯与甲基乙烯基硅橡胶以及两者共混之后的流变行为，探究了不同增容剂对共混物流变行为的影响。研究结果表明： 当热塑性聚氨酯与硅橡胶进行简单的二元共混时，在一定的范围内，随着共混物中硅橡胶含量的增加，共混材料的力学性能逐渐变差。当不同热塑性聚氨酯与硅橡胶共混的材料中分别添加 T-Si和 Si-P增容剂之后，两种共混材料的力学性能都得了增强，当加入 T-Si增容剂的含量为 6phr时力学性能达到了最佳，而当 Si-P增容剂加入的量为 4phr时力学性能就达到了最佳。在一定范围内，随着共混物中增容剂含量的增多，共混物的表面能是先减小后增大，而接触角正好与之相反。SEM 表明含硅聚氨酯和硅丙接枝共聚物增容剂都能使硅橡胶在两种热塑性聚氨酯中分散均匀，颗粒尺寸减小。另外，随着增容剂含量的增加，共混材料的储能模量逐渐增大，损耗模量和损耗因子减小，说明增容剂增强了共混材料的弹性特征。 流变分析结果表明三种聚合物都表现出假塑性流体的特征，两者共混的体系呈现了剪切变稀的现象，表现出假塑性流体的特征。与力学性能的提高相对应，两种增容剂的加入会使TPU/VMQ共混体系的剪切黏度上升。

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