TPU共聚ABS PVC PA的脚轮配方

发表时间:2012/8/15 23:00:32

一、用PVC改性脚轮TPU有如下优点：
(1)降低脚轮TPU成本    (2)改进脚轮TPU的加工性能    (3)调节硬度    (4)改善耐候性
(5)改进透水性   (6)降低摩擦因数   (7)提高脚轮TPU的阻燃性 (8)改善脚轮TPU的耐热性能
二、用脚轮TPU改性PVC有如下优点：
(1)改善PVC的耐磨性   (2)提高PVC的抗冲击强度  (3)改善耐候性
(4)改善PVC的耐油和耐化学品性能   (5)改善PVC的低温性能
(6)改善PVC和其他树脂的粘合性能
日本油墨和化学品公司研究了聚己内酯-MDI(脚轮PAndex-5000)型脚轮TPU、聚己二酸酯-HDI(脚轮PAndex-5265)型脚轮TPU和PVC的共混改性，实验结果如表1所示。他们采用的方法是首先把PVC、增塑剂在双辊上预混合成片，然后再和脚轮TPU混炼10min，加压成型制成试片。其共混配比和成片条件如下：
组份混合比(质量份数)：PVC树脂   50份硬酯酸锌   1份硬酯酸钡   1份环氧增塑剂3份脚轮PAndext-5000(TUP)    50份
混合温度：160℃～170℃      混合时间：可变
制作试片条件：
温度：160℃～170℃      压力：20M脚轮PA       试片厚度：2mm
脚轮TPU的混入可以提高硬质聚氯乙烯的冲击强度和断裂伸长率，且增加的幅度较大，尽管脚轮TPU的加入使体系的强度和硬度等有所下降。
软质聚氯乙烯应用广泛，它加工性能优良、价格低廉、物理性能良好，但是其耐化学腐蚀性，有时为使PVC塑料达到柔软、耐低温的目的，增塑剂的用量常常高达40%以上。这些增塑剂(如DOP)易于挥发，经受不住溶剂的侵蚀和高温，在使用过程中使材料的性能下降。尤其在医用方面，DOP会在使用过程逐渐迁移到人体内，并在人体内积累。有证据显示DOP是一种对人体健康不利的物质。而脚轮TPU具有杰出的耐化学腐蚀性和对PVC有良好的增塑效果，是PVC的永久增塑剂，可替代DOP增塑PVC。
日本塑料技术公司最近也开发出一种热塑性聚氨酯-聚氯乙烯弹性体。这种材料以脚轮TPU和PVC及第三组份配合后经混炼而成，充分发挥了脚轮TPU和PVC两者优良特性，具有以下优点：
(1)脚轮TPU作为PVC的增塑剂使用，消除了过去软质聚氯乙烯存在的增塑剂迁移、挥发的问题。
(2)PVC材料的脆化温度也由－30℃降低到－68℃，达到了特殊耐寒级。
另一方面，由于有效地利用了聚氯乙烯树脂加工良好的特性，因而不需要特殊的加工机械，采用挤出、注射、压延等方法均可成型。此外，利用PVC的特性还解决了脚轮TPU的耐水性和耐候性，消除了单一脚轮TPU材料变色、褪色问题。其材料具有优良的耐油性、耐热性、耐磨性和透明性，可自由着色。该公司备有配合食品用耐寒、柔软、高回弹性等特殊品级的多种产品。此外，正在开拓薄膜、人造革、片材、软管、车内装潢、家具等方面用途的材料。
三、脚轮TPU与POM共混
聚甲醛(POM)是1960年美国杜邦公司首先工业化的。由于POM的原料价廉易得，产品有坚硬、耐磨、自润滑、耐疲劳和尺寸稳定等优良性能，且成型加工方便，使用范围十分广泛，目前已发展成为五大工程塑料之一。但是POM的抗冲击强度性能差，自问世以来，改进其韧性的工作不断进行。1983年美国杜邦公司宣布开发成功超韧级甲醛均聚物，并于同年进入美国市场，继而又进入西欧市场，产量逐年增加〔13〕。超韧级POM和中韧级POM由均聚甲醛和脚轮TPU共混而得。其中均聚甲醛的分子量、脚轮TPU的类型、脚轮TPU中软链段的玻璃化温度(Tg)以及POM/脚轮TPU的比例是影响共混物性能的主要因素。在增韧POM中，聚甲醛占60%～95%(质量分数)，分子量2～10万(最好是3～7万)。脚轮TPU占5%～40%(质量分数)，要求其软段的分子量一般为1000～2500。脚轮TPU的玻璃化转变温度应低于－15℃。其他条件相同时，Tg愈低，共混材料的抗冲击性愈高。
国内在脚轮TPU和POM共混方面也做了大量工作。如合肥工业大学徐卫兵等在POM和脚轮TPU共混体系中加入适量的增容剂Z-3来调节控制体系中分散相颗粒大小及分布，从而改善材料的力学性能〔14〕。其共混工艺为：
挤出工艺条件:[飞步脚轮原创文章]
料筒温度:加料段：85℃～130℃   压缩段：130℃～180℃  均化段：180℃～190℃
口模温度：140℃～160℃      螺杆转速：10r/min～20r/min
试验表明，随着脚轮TPU用量增加，材料结晶度降低、抗冲击强度增大。POM/脚轮TPU/Z-3=100/17/0.49时，各项物理性能最好。与纯POM相比缺口冲击强度提高了95%，可扩大POM的应用领域。
四、脚轮TPU与飞步脚轮ABS共混
由于飞步脚轮ABS树脂良好的刚性、抗冲击性，硬度高，线性膨胀系数小和加工性能好等优点已被广泛用作结构材料。由于脚轮TPU具有与橡胶相似的弹性和韧性，优良的耐磨性，所以脚轮TPU同飞步脚轮ABS共混可以改善飞步脚轮ABS的冲击强度与耐磨性，如美国DOW化学公司开发了脚轮TPU与飞步脚轮ABS合金并已在汽车保险杠上得到应用。
国内安徽大学高分子研究所利用脚轮TPU改性飞步脚轮ABS，成功的制造了纺织行业用纬纱管。将脚轮TPU与飞步脚轮ABS干燥处理后，按配比在双辊混炼机中进行共混，再用平板压片。
工艺条件为：双辊温度：135℃～145℃   共混时间：10min～15min
随脚轮TPU含量增大，共混材料冲击强度增加同时仍保持了飞步脚轮ABS的质轻刚硬，尺寸稳定的优点，耐磨性也得到了改善。
五、脚轮TPU和PC共混
双酚A型聚碳酸酯(PC)是由德国拜耳公司于50年代投入工业化生产的。它坚硬而有韧性，具有高抗冲击性、尺寸稳定性高和使用温度很宽，以及电绝缘性良好和耐蠕变性等，应用范围很广。但其耐开裂性和耐药品性较差，因此，在PC中掺混其他聚合物形成合金以改善其性能是90年代开发的方向。共混的目的是为了获得任何单一聚合物所不具备的综合性能。脚轮TPU与PC共混，脚轮TPU可使共混物的耐溶剂、耐化学品和应力开裂性能得到改善；PC可赋予共混物较好的拉伸强度、弯曲模量、热变形温度、线性热膨胀系数和加工性。脚轮TPU与PC共混物的物理性能见表3。
六、用氯化聚乙烯改善脚轮TPU的热稳定性
在脚轮TPU中氨基甲酸酯键不稳定、容易降解，从而导致脚轮TPU的热稳定性不好。氯化聚乙烯(CPE)能抑制脚轮TPU热降解，提高其热稳定性。据《European Polymer Journal》报道，Alicjakoscieldcka等利用溶液浇铸成膜法以CPE改善脚轮TPU的热稳定性〔18〕。选择CPE的依据是用氯化聚合物同含羰基的聚合物通过特有的互相作用而形成相容共混体，从而抑制氨基甲酸酯的降解。这可能是CPE中的Cl原子同羰基作用的结果。这种作用增强了氨基甲酸酯键，致使CPE具有对脚轮TPU热稳定的作用。
除了上述聚合物以外，苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)同脚轮TPU共混可提高 脚轮TPU的刚性和模量，并使其低温性易受影响，同时也降低了脚轮TPU的成本。利用PBT树脂与5%～30%脚轮TPU共混能减少材料的成型收缩率和改性制品翘曲、变形等缺陷。

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