高止滑性与减震性热塑性弹性体的制备及性能研究

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热塑性弹性体常温下拥有橡胶的高弹性,高温又可像塑料一样塑化成型,能够反复加工和回收利用。为实现当前行业绿色发展和节能降耗,热塑性弹性体的应用领域将不断扩展。传统橡胶材料应用在轮胎、鞋材和减震产品中,抗湿滑性能或止滑性能均是当前高性能轮胎和鞋材的要求,热塑性弹性体在0℃时的损耗因子远远低于通用橡胶,材料自身止滑性能较差;而减震性能方面,热塑性弹性体材料的有效阻尼温域与损耗因子峰值均远远小于通用橡胶。为了制备出具有优异止滑性能、减震性能的热塑性弹性体,替代不可回收的橡胶材料,本文选择以热塑性聚氨酯(TPU)和苯乙烯-丁二烯弹性体(SEBS)为基材,采用动态硫化的方法将丁腈橡胶、丁基橡胶及丁基医用瓶塞再生胶交联并剪切细化为分散相,对不同种类的热塑性弹性体进行了制备工艺和性能表征,通过损耗因子和有效阻尼温域等指标对热塑性弹性体的止滑性与减震性进行评价。(1)对不同种类和微观结构橡胶的进行动态力学性能分析研究,研究结果表明:在NR、BR、SBR、NBR和BIIR橡胶中,丁腈橡胶的损耗因子(tanδ)峰值对应温度接近于0℃,而且tanδ较大,说明其止滑性能最佳;BIIR有效阻尼温域最宽,阻尼减震性能最佳。随着抗湿滑树脂的加入,BIIR的tanδ峰移向高温,峰值提高。当添加份数为20时,BIIR的tanδ峰对应温度接近0℃,说明其达到了较好的止滑性能和减震性能。(2)研究了不同丙烯腈含量、用量的NBR及加工助剂对TPU/NBR共混材料综合性能及止滑性能的影响。研究结果表明:丙烯腈含量为37%-38%时的NBR与TPU共混的热塑性弹性体在0℃时的阻尼因子tanδ最高,止滑性能最佳;随着NBR的加入,TPU/NBR热塑性弹性体的力学性能下降,摩擦系数提高,止滑性能得到改善;TP95的加入降低材料的止滑性能,而C9树脂的加入会提高材料的止滑性能;综合来看,选用丙烯腈含量38%的NBR共混,共混比例TPU/NBR=100:90,并且添加10份C9树脂制备的热塑性弹性体既可以保持较高的力学性能,又可以兼顾良好的止滑性能。(3)研究了不同份数的BIIR对TPU/BIIR共混材料和SEBS/BIIR共混材料综合性能及减震性能的影响。研究表明:随着BIIR的加入,TPU/BIIR共混材料和SEBS/BIIR共混材料的力学性能下降,有效阻尼温域变宽,tanδ峰值提高。综合来看,当BIIR添加量一定时,SEBS/BIIR共混材料相比于TPU/BIIR共混材料,阻尼减震性能更加优异。(4)研究了不同工艺对丁基医用瓶塞再生胶性能的影响,以及不同用量的丁基医用瓶塞再生胶对SEBS/BIIR共混材料减震性能的影响。研究结果表明:高温静态再生胶门尼粘度最低,再生效果最佳,加工性能优异;使用频率较低时,高温静态再生胶阻尼减震性能最佳,使用频率较高时,常温动态再生胶的阻尼减震性能较好,综合来看高温静态再生胶作为阻尼材料时使用温度使用频率范围最宽;随着丁基再生胶份数增加,SEBS/BIIR共混材料力学性能下降,损耗因子峰值向高温移动,有效阻尼温域扩宽,高温静态再生胶对提高共混材料阻尼减震性能效果最明显。
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