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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:51

            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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