乙烯-醋酸乙烯酯橡胶与热塑性聚氨酯弹性体的相容性研究

摘要

本文主要针对乙烯．醋酸乙烯酯橡胶(EVM)和热塑性聚氨酯弹性体(TPU)共混物的相容性展开研究。实验采用HAAKE转矩流变仪为混炼设备，通过熔融共混法制备了EVM400(VA=40wt％)/TPU和EVM700(VA=70wt％)/TPU两种共混物。论文首先从混炼工艺参数和填料的种类及其用量着手探讨了共混物的最佳共混条件；继而以电子拉力机、橡胶加工分析仪、毛细管流变仪、相差显微镜、偏光显微镜、扫描电镜、差示扫描量热仪和红外光谱仪等仪器为手段，根据材料的静态力学性能、动态力学性能、流变性能、热转变性能、相形态结构以及分子化学结构等系统考察了两种共混物的基本性能和共混组分之间的相容性；论文还围绕增容剂EVM-g-MAH和EVM-g-FME对共混物的增容效果与机理作了专门研究。 研究结果表明，用HAAKE流变仪制备共混物时，可选取混炼器转子转速为45转/min、混炼时间10-15min、起始混炼温度150-160℃、排料温度180-190℃，此时的混炼效果最好。未填充的EVM/TPU共混物难以成型加工，加入填料可提高共混物黏度，消除物料内部气体，改善共混物成型加工性能，填充30份白炭黑可获得较好的填充效果，采用模压法可制得合格试片。 与EVM400相比，EVM700与TPU的溶解度参数比较接近，实验结果显示EVM700/TPU共混物的实际密度大于理论密度值，表明EVM700/TPU的相容性优于EVM400/TPU。观察发现，EVM与TPU在共混物中的分散状态呈海岛结构，其中EVM为岛相，TPU为海相；而且随着EVM含量的增加未出现相反转，只是由于EVM相区过大局部现示双连续相分布。EVM700组分在共混物中的相畴尺寸小于EVM400，分散更为均匀；共混物的力学性能随TPU含量的增加而升高。流变特性实验表明，共混物呈现剪切变稀规律，属于“切敏性”材料。当共混物中的EVM/TPU比例为50/50时其动态力学性能较低，耐热性能最差。 实验发现，上述两种增容剂可明显改善EVM和TPU在共混物中的相容性。观察发现，加入EVM-g-MAH增容剂后，EVM400/TPU共混物中两组分之间的相界面变得模糊，其中EVM组分的分散效果得到改善，相区尺寸明显减小，共混物拉伸力学性能提高，增容效果明显。实验还显示，EVM-g-MAH用量在8-12分效果最佳。而对于EVM700/TPU共混体系，增容剂EVM-g-MAH的加入似乎导致了EVM700组分的进一步聚集，恶化了原先的分散状态，说明增容效果不佳。动态力学性能测试表明，两种增容剂的加入均能提高共混物的动态力学性能，其中EVM-g-MAH的效果更为明显。流变性能测试表明，EVM-g-MAH的加入提高了共混物的表观粘度；实验还表明，增容剂的加入提高了EVM400/TPU共混物的耐热空气老化性能，但EVM700/TPU共混体系的耐热空气老化性能有所降低。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1聚合物共混

1.1.1聚合物共混改性的发展概况

1.1.2聚合物共混改性的目的

1.1.3聚合物共混改性的方法

1.2 EVM的概况

1.2.1 EVA及EVM的发展状况

1.2.2 EVM的结构和性能介绍

1.3 TPU的概况

1.3.1 TPU的发展概况

1.3.2 TPU结构和性能介绍

1.4聚合物相容性的研究

1.4.1影响聚合物相容性的因素

1.4.2改善相容性的方法

1.4.3表征相容性的手段

1.5 EVM与TPU分别与其它聚合物共混改性的发展概况

1.5.1 EVM共混改性的发展状况

1.5.2 TPU共混改性的发展状况

1.5.3 EVM/TPU共混改性及相容性研究

1.6本课题主要的研究内容

第二章EVM/TPU共混体系共混工艺的研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1实验材料与仪器

2.2.2共混物配方

2.2.3共混物性能表证

2.3结果与讨论

2.3.1混炼工艺的设计

2.3.2填料对混炼工艺的影响

2.3.3混炼温度对共混物的影响

2.3.4混炼时间对共混物的影响

2.3.5转子转速对共混物的影响

2.4本章小结

第三章EVM/TPU共混体系的相容性研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验材料与仪器

3.2.2实验配方设计

3.2.3测试与表征

3.3结果与讨论

3.3.1 EVM/TPU共混物的密度测试

3.3.2热力学相容性分析

3.3.3 EVM/TPU共混体系的亚微状态

3.3.4 EVM/TPU共混体系的DSC分析

3.3.5 EVM/TPU共混体系的力学性能

3.3.6 EVM/TPU共混体系的动态流变行为

3.3.7 EVM/TPU共混体系的动态粘度

3.3.8 EVM/TPU共混体系的老化性能

3.4本章小结

第四章EVM/TPU共混体系的增容研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1实验材料与仪器

4.2.2配方

4.2.3测试与表征

4.3结果与讨论

4.3.1增容剂添加方法对共混体系的影响

4.3.2 EVM/TPU/增容剂共混体系的红外光谱分析

4.3.2 EVM/TPU/增容剂共混体系的亚微形态

4.3.3 EVM/TPU/增容剂共混体系的力学性能

4.3.4 EVM/TPU/增容剂共混体系的动态流变行为

4.3.5 EVM/TPU/增容剂共混体系的动态粘度

4.3.6 EVM/TPU/增容剂共混体系的老化性能

4.4本章小结

结 论

参考文献

致 谢

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