淺談壓縮變形率與TPE耐高溫的關(guān)系
通常耐高溫和耐低溫沒(méi)有完全標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試,比如耐低溫性要看低溫下材料沖擊強(qiáng)度小于某一個(gè)數(shù)值或者看彈性體材料的橡膠段Tg溫度。耐高溫看彈性喪失或者看塑料段的Tg溫度。因?yàn)闆_擊強(qiáng)度數(shù)值界限和彈性喪失界限每個(gè)人說(shuō)法不一樣,所以我們正常一個(gè)熱塑性彈性體TPE的耐高低溫就是看材料的橡膠段和塑料段的Tg,當(dāng)然配方也會(huì)一定程度影響耐高低溫,我們今天不考慮這一點(diǎn)。單純看Tg。
Tg:玻璃化溫度,指無(wú)定型聚合物(包括結(jié)晶型聚合物中的非結(jié)晶部分)由玻璃態(tài)向高彈態(tài)或者由后者向前者的轉(zhuǎn)變溫度。SBC拿SBS舉例子,是苯乙烯丁二烯嵌段共聚物,苯乙烯段常溫下是玻璃態(tài),丁二烯段是高彈態(tài),所以苯乙烯段Tg高于常溫在99~109℃,丁二烯Tg低于常溫在-80~-90℃。
大部分高分子材料在不同溫度都有不同的狀態(tài)。之所以橡膠在常溫是有彈性的,因?yàn)橄鹉z的Tg是小于室溫的,Tg越低耐低溫越好。之所以塑料在常溫是硬的脆的,是因?yàn)樗芰系腡g是大于室溫的(有些結(jié)晶材料特殊),Tg越高耐高溫越好。
所以熱塑性彈性體TPE的的耐高低溫就是軟硬段Tg溫度間,溫度低于軟段Tg時(shí),材料就是塑料了,溫度大于硬段Tg時(shí)材料就是橡膠了。說(shuō)到橡膠我們又要講了,普通生橡膠是沒(méi)有力學(xué)強(qiáng)度的,化學(xué)交聯(lián)之后才有強(qiáng)度,熱塑性彈性體TPE就是因?yàn)橛捕挝锢斫宦?lián)才有的強(qiáng)度,所以溫度超過(guò)硬段Tg之后就變成生橡膠了,沒(méi)有強(qiáng)度也沒(méi)有彈性。
說(shuō)到彈性,要談到彈性的定義了,國(guó)際法規(guī)對(duì)于有彈性的橡膠定義是:用硫磺硫化能使其不可逆地變?yōu)榉菬崴芪镔|(zhì),這種物質(zhì)能在溫度18~29℃之間被拉長(zhǎng)到其原長(zhǎng)度的3倍而不致斷裂,拉長(zhǎng)到原長(zhǎng)度的2倍時(shí),在五分種內(nèi)能回復(fù)到不超過(guò)原長(zhǎng)度的1.5倍。所以彈性的好壞和伸長(zhǎng)率有關(guān)系,和變形率也有關(guān)系。
下面我們要說(shuō)到變形率了,變形率分拉伸永久變形和壓縮永久變形,我們談壓縮變形率比較多,下面就重點(diǎn)講這個(gè)。
常溫下彈性體的彈性保持的很好,所以常溫下只要配方不要太奇葩,壓縮形變不會(huì)太差。所以重點(diǎn)是高溫時(shí)的壓縮形變,下面一張表格表示SEBS不同配方在70℃和90℃時(shí)候的壓縮永久形變。
從上表能看出不論什么配比,100℃時(shí)候的壓縮永久變形要遠(yuǎn)大于70℃時(shí)候。說(shuō)明TPE材料正常在100℃的時(shí)候彈性已經(jīng)喪失非常厲害了,正常苯乙烯類(lèi)的TPE耐高溫不能超過(guò)100℃。但是配方在加入PPO之后壓縮永久變形特別是高溫時(shí)下降非常明顯,聚苯乙烯的Tg在90℃左右,但是PPO的Tg大于200℃,而且PPO和SEBS SBS等共混主要是和苯乙烯段相容,提高了苯乙烯段的Tg,所以加了PPO之后TPE耐高溫提高了一些。
正常溫度時(shí),壓縮形變要看苯乙烯和丁二烯的相分離程度,苯乙烯分子量越高相分離越明顯,正常SEBS苯乙烯含量都在30%左右,所以分子量越高的時(shí)候苯乙烯段分子量也越高,壓縮形變也越好。
壓縮永久形變是彈性的一個(gè)表現(xiàn)特征,所以配方一些不利于彈性的物質(zhì)都會(huì)導(dǎo)致壓縮永久形變的增加,如果SBS SEBS的物理交聯(lián)點(diǎn)越多,他的壓縮永久形變就會(huì)越小,當(dāng)然如果TPE能夠適當(dāng)微交聯(lián)也能明顯降低壓縮永久形變,道理都是一樣的。
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