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热塑性橡胶的种类和结构特点

发布日期:2019-05-15 14:45:57     浏览次数:157

        热塑性橡胶是在常温下具有橡胶弹性,而在高温下象热塑性塑料易于塑化成型的类新型材料。早在1950年西德拜耳公司就已试制成功了聚氨酯类热塑性橡胶,但广为采用则是在1965年美国壳牌化学公司生产的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物,并以商品名“ Kraton”出售。七十年代以后,热塑性橡胶的种类日趋增多,尤其是做为鞋用材料发展很快。

        热塑性橡胶有许多突出的特点,比如:

        (1)、可采用标准热塑性材料的加工设备(如摸压、注射等),易于加工。

        (2)、不需热炼、硫化、减化工艺,节省能源,不用硫化罐等硫化设备。

        (3)、加工费用比普通橡胶产品低。

        (4)、由于弹性一一塑性转化对温度依赖的可逆性,因此废料可直接进行再加工。

        (5)、基于上述各点,材料、设备、加工等可节省大量资金。

        热塑性橡胶的存在问题是:

          (1)、高温软化、不能在高温下使用,达100-150℃时亦较困难。

        (2)、高温条件下难于保持50-70°的硬度(邵氏)。
        (3)、采用塑料加工设备,橡胶设备不适用。
        (4)、阻燃、耐天候性等要改进。
        (一)热塑性橡胶的种类
        按照热塑性橡胶的化学组成,目前可大致分为五类:
        1、聚氨酯类
        这是发展较早,产量最大的一类热塑性橡胶。其制造的原料为多元醇、二元醇和二导氯酸前,合成后分有聚亚和数型。如商品名称为Etan、 Daltmold等均属此类。它除具有较高的强度、耐磨性外,耐臭氧性也较好,加工时通常即利用纯胶,可不加入配合剂。但要注意水解问题。
        2、苯乙烯类
        此类的典型两个品种是SBS和SIS,商品名称如 Kraton、 Tufprene、CT-30都属之。这种嵌段共聚物,具有高强度、高伸长、高耐磨和较好的低温性能,并可用常规设备加工。工艺成熟,发展最快。
        3、聚酯类
        它是刚性链为聚酯,柔性链为聚醚的热塑性橡胶。其特点是高定伸、高耐撕裂、高耐磨和低滯后损失,使用温度上限可达150°C,另外还具有优越的耐油、耐溶剂性能,如商品名称Hytr等即属此类。
        4,聚烯烃类
        此类属新开发的一类热塑性橡胶。如反式聚异成二烯( TransーPip)、间同立构的1,2一聚丁二烯(RB),反式聚丁二烯等。都有较好的加工性能。
        5、其他
        目前研究较多的是以聚烯烃的改性,制备热塑性橡胶。如用三元乙丙橡胶改性的聚烯烃、丁基橡胶接枝聚乙烯等。
        此外、热塑性橡胶也可按照聚合物的结构进行分类:
        1、嵌段共環结构: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、接枝共聚结构:分有一般接枝聚合物、梳形聚合物等
        3、离子交联聚合物等。
        (二)热塑性橡胶的结构特点

        目前,热塑性橡胶多为苯乙烯与丁ニ烯(或异皮二烯)的单嵌段或遥嵌段共聚物。它以线型聚丁二烯(或聚异皮二烯)链段为母体。在其两端都连结着聚苯乙烯链段,而没有自由的丁二烯(成异成二烯)链端。即是所谓SーBーS(聚苯乙烯一聚丁二ニ烯一聚苯乙烯)结构。分子结构上的这种特点,是其能够成为热望性橡胶的本质原因。这种分子链端部的聚苯乙嵌段能够发生第合作用,从而使分子链之间形成网状结构。如图10-2所示,图中折线部份为热塑性合体链段(刚性链),曲线部份为高弹性聚合体链段(柔性链),折线重合处(园圈内)为物理交联。而普通的嵌段共聚物,其自由丁二烯链端则必领通过化来连结成状的,此外,热性段分子链还有星型结构。

        热塑性橡胶这种遥嵌段共聚物在常温下实际为两相体系,其中的聚丁二烯链段相当于橡胶相,而聚苯乙烯段部分相当于结晶相。聚丁二烯部分构成连续相,聚苯乙烯分散于其中,聚丁二烯部分决定着材料的高弾性能、良好的低温性能、耐磨性能和耐屈挠性能;而苯乙烯嵌段则能起交联作用,具有补强效果。这种自补强效果致使热塑性橡胶本身在常温下具有很高的强度。这从下列数据可以清楚地看出:



        由于聚苯乙烯系热塑性材料,当温度升高时,它会发生相变,达到玻璃化温度(100°C)时会发生网状结构的破坏。此外网状结构也会由于溶解于某些有机溶剂而破坏。而当温度降至聚苯乙烯的玻璃化温度以下时或溶剂挥发掉时,则其网状结构又能重新建立。而网状结构的这种可逆性,是决定热塑性橡胶之热塑性这一基本特性的根本原因。

        由于各聚苯乙烯链段相互缔合形成网状结构,致使此类橡胶自身即能表现出相似于其他橡胶之补强硫化胶的高弹性能。从而可以想见,其“补强”程度当为苯乙烯含量的函数,因此,这些嵌段共聚物可以通过变化其①两相的比率。⑨端嵌段的分子量。③总分子量来变化其结构和性能。实验证明,其中的聚苯乙烯量必须小于40%オ不致丧失橡胶态特性。

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