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酯类增塑剂在弱极性橡胶和塑料中的作用

发布时间:2019-12-31 15:41    点击次数:189次   

  讯:在一些热固性橡胶和热塑性塑料中有良好的作用。使用酯类增塑剂的明显优势在于赋予各种聚合物低温性能,或降低其玻璃化转变(Tg)。一般来说,使用酯类增塑剂可以降低Tg,还可以形成强力材料。酯类增塑剂可以改性聚合物,或使聚合物软化、模量减小、拉伸强度减小、伸长率增加、挠曲性增加、玻璃化转变减小、撕裂强度增加、温度适用范围增加、内聚力增加、摩擦性能改善、外观改善及静电荷增加。

  酯类增塑剂总的来说为聚合物非晶相的溶剂稀释剂。用酯可以增塑极性玻璃态聚合物,不过,化学结构和溶解度参数必须进行仔细的研究。本文将论述酯类增塑剂在弱极性橡胶和塑料中的作用。

  性能测试胶料在BR密炼机中混合,而硫化剂例外,在开炼机上加入。胶料使用性能试样模制条件如下:压制温度149~C,压制时间:1。25×t c(90)分,压片表面压力5 75MPa。物理性能、低温测试、热空气箱老化和浸渍试样用模制压片冲切。试验仪器为:

  · 物理性能:拉伸强度、伸长率和定伸强度:ASTM D412—92,方法A,口型C,直角机头速度51.Ocm/min;硬度:ASTM D 2240—91,一秒读数;比重:ASTM D 792—91。

  最为大家接受的聚合物增塑的一种理论是聚合物自由体积增加的说法。如果在给定温度下聚合物的自由体积有变化,那么它的Tg也会变化。降低玻璃化转变常用的方法是,用一种所含自由体积比纯聚合物多的液体,如酯或油,和聚合物混合。这种增塑聚合物胶料具有比聚合物较大的自由体积。因此,必须将这种增塑聚合物冷却到一个较低的温度,将其自由体积减少到等自由体积所确定的玻璃化温度。

  如果增塑剂一聚合物的相容性合适,两种物质在加工过程中可形成均质的胶料。一旦硫化,由于在低温冷却和存放,增塑剂将仍保留在胶料中。从实用的观点来看,增塑剂的用量只需要观察到的相容性适合于产生预期的效果即可。要达到高度的增塑剂相容性,通常需要增塑剂和聚合物具有差不多相等的极性。

  前面我们说过增塑剂是中高分子量的低挥发性溶剂。它们获得和保持与聚合物的相容性,取决简单有机溶剂和溶质性能的相同的因素。这些相互作用的热力学原理可以用Hildebrand溶解度参数来表示,定义为内聚能密度的平方根。增塑剂和无定形聚合物(或部分结晶聚合物的无定形相)的相容性,通常要求溶解度参数(6)的值相差不超过±1.5(ca1./cc) 聚合物裙增塑剂的溶解度参数都可以通过斯奠尔(Smal1)相加法,用它可方便地算出分子中各个原子和基团的参数。摩尔吸引常数,通常所说的斯莫尔常数,在大多数手册中都可以查到。表1列出了极性从高到低的聚合物和增塑剂。

  烯烃类热塑性弹性体可以再分为两个大的范围,TPO和TPV。热塑性聚烯烃和热塑性弹性体是基于硫化橡胶和半结晶塑料如聚的混合胶。

  全同立构和间同立构的聚丙烯在低温由于它固有的结晶性和较高的Tg而变得很脆。根据AESEllui的研究结果,Eilui发现,一些非极性脂肪族酯,尢其是单体的松浆油酸酯和癸二酸酯,会使聚丙烯无定形组份的Tg大大地下降。在本研究中,增塑剂均匀分散于聚丙烯和硫化弹性体EPDM相中。

  将一些酯类增塑剂和一石蜡油与EPDM 橡胶混合以测定Tg和物理性能。这些增塑剂不同体积分数的Tg在表2中列出。

  酯类增塑剂可赋予比石蜡油低得多的Tg。聚丙烯增塑剂对Tg的影响以及和EPDM 的比较Eilui报道的数据表明,DOS是聚丙烯无定形相的一种极好的增塑剂,可以使Tg明显下降。

  此外,还将松浆油酸异辛酯(Piasthali 100)和石蜡油与聚丙烯混合,以便和DOS比较其Tg。表3将结果列出。松浆油酸酯(P100)和癸二酸酯(DOS)的比较表明,Tg性能差不多相同。

  动态硫化弹性体和聚丙烯混合胶塑化的有效方法是确定低Tg、高沸点,在宽泛温度范围内和橡胶及聚烯烃塑料组份相容的增塑剂。AES进行的试验评价了从矿物或合成油到各种酯范围内不同稀释剂。它们对基于EPDM/PP TPE的TPV的Tg的影响在表4示出。

  数据清楚地表明,一些类型的酯能有效地降低TPE的EPDM 和聚丙烯组分的玻璃化转变温度。数据还表明,只有聚丙烯的非晶态组分可以塑化,而结晶部分基本上保持不变。这是一个很重要的发现,因为这意味着半结晶聚合物用一些脂肪族酯可以有效地塑化,而高温性能并没有大的降低。

  低温测定胶料强度的一种方法是缺口悬臂式冲击。表5列出了一些和石蜡油-40℃在TPV中的冲击强度。

  正如我们以前在TPV聚合物研究中看到的那样,EPDM 聚合物难于用充分相容的酯塑化,以避免橡胶冷却和固化时增塑剂渗出(喷出)到橡胶表面。通常,烃油(如环烷油或石蜡油)用来增塑象EPDM 那样的橡胶。虽然烃基加工油可以有效地使用,但是所得的增塑配方却缺少很好的低温性能。环烷加工油在现在要求较苛刻的应用中也有太易于挥发的倾向。使用常用线型二元酸酯(如已二酸二辛酯、癸二酸二辛酯和癸二酸二一2一乙基己酯)或邻苯二元酸酯(如邻苯二甲酸二一2一

  乙基己酯)的尝试也未获得成功。因为,这些常用酯类增塑剂和橡胶不相容,导致增塑剂渗出,或者在许多橡胶应用中太易于挥发。虽然我们证明松浆油酸酯在EPDM 中具有很好的相容性,它们在 许多橡胶应用中也不太易于挥发。


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