氟橡胶接枝马来酸酐增容氟橡胶_热塑性聚氨酯共混物的性能

加工・应用 合成橡胶工业,2009-05-15,32(3):223～226CH I N A SY NTHETI C RUBBER I N DUSTRY氟橡胶接枝马来酸酐增容氟橡胶/热塑性聚氨酯共混物的性能董丽杰,王　颖,杨　剑,熊传溪3(武汉理工大学料科学与工程学院,湖北武汉430070) 摘要:研究了氟橡胶(FK M)接枝马来酸酐(FK M-g-MAH)增容FK M/热塑性聚氨酯(TP U)共混物的物理机械性能及动态力学性能。

结果表明,当FK M-g-MAH质量分数为15%时,FK M/TP U共混物的物理机械性能最佳;添加增容剂FK M-g-MAH后,FK M/TP U共混物中FK M和TP U两相的相容性得到改善,且其阻尼性能优于纯FK M。

关键词:氟橡胶;接枝;马来酸酐;热塑性聚氨酯;共混;增容;物理机械性能;动态力学性能 中图分类号:T Q333193 文献标识码:B 文章编号:1000-1255(2009)03-0223-04 聚合物共混是改善聚合物综合性能的有效方法[1]。

氟橡胶(FK M)主链或侧链的碳原子上连接的氟原子使得FK M具有优良的耐热性、耐腐蚀性,但其低温性能和加工性能变差。

热塑性聚氨酯(TP U)具有优良的加工性能与物理性能如耐磨、耐油、耐低温[2-3]等,因此将FK M与TP U共混可以有效地改善FK M的低温性能和物理机械性能。

对于FK M/TP U共混物来说,提高共混物中两相相容性显得极为重要。

近年来采用反应性增容的方法,即通过组分间某些官能团的相互作用生成嵌段或接枝共聚物[4-5],从而使增容作用成为研究亮点[6]。

本工作将FK M与马来酸酐(MAH)通过熔融接枝法制备了反应型增容剂FK M接枝马来酸酐(FK M-g-MAH),研究了FK M-g-MAH对其增容FK M/TP U共混物综合性能的影响。

　1　实验部分111　原材料FK M,偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物,牌号为F-2603,四川晨光化工研究院产品。

TP U,聚醚类,沈阳化工学院聚氨酯科技开发公司产品。

MAH,国药集团化学试剂有限公司产品。

氢氧化钙、六氟异亚丙基二酚(简称双酚AF)和苄基三苯基氯化磷(BPP),均为美国Du Pont公司产品。

过氧化二异丙苯(DCP),分析纯,上海凌峰化学试剂有限公司产品。

活性氧化镁,河北高邑秦达化工有限公司产品。

炭黑,牌号为N990,中联橡胶集团有限公司产品。

112　实验方法FK M的基本配方(质量份):FK M100,炭黑N99015,氢氧化钙6,活性氧化镁3,硬脂酸钠1,双酚AF215,BPP016。

TP U的基本配方(质量份):TP U100,DCP3。

将自制的反应型增容剂FK M-g-MAH[7]和一定配比的FK M与TP U加入到上海轻工机械股份有限公司生产的XSS-100型密炼机中,设定转子转速为50r/m in,控制胶料温度为160℃,混炼至FK M和TP U混合均匀,然后按常规顺序加入除硫化剂和促进剂之外的配合剂,混炼10m in 后出料。

将胶料置于南京橡塑机械厂生产的XK-160型双辊开炼机中继续混炼,同时添加硫化剂和促进剂,混炼均匀出片。

胶料分两段进行硫化:一段硫化在无锡市第一橡塑机械厂生产的QLB350×350×2型25t平板硫化机上进行,硫化条件为170℃×20m in;二段硫化在上海博讯①收稿日期:2008-03-24;修订日期:2009-01-17。

作者简介:董丽杰(1973—),女,博士,副教授。

已发表论文50余篇。

3通讯联系人。

实业有限公司生产的DZF -6050型烘箱中进行,硫化条件为180℃×8h 。

113　分析与测试物理机械性能　用深圳瑞格尔仪器有限公司生产的RG -M -30A 型万能材料试验机按照G B /T 528—1992测定拉伸性能;用江苏江都试验机械厂生产的MZ 4102型邵氏硬度计按照G B /T 531—1992测定邵尔A 硬度。

动态力学分析(DMA )　用美国Perkin El m er 公司生产的Pyris 7e 型DMA 分析仪测试,试样直径为15mm ,试样厚度为2mm ,温度为-70～50℃,升温速率为5℃/m in,频率为1Hz 。

2　结果与讨论211　FK M -g -M AH 增容FK M /TPU 共混物物理机械性能的影响因素21111　FK M -g -M AH 含量从图1可以看出,FK M /TP U 共混物的拉伸强度随着FK M -g -MAH 质量分数的增加先升高而后降低;当FK M -g -MAH 质量分数为15%时,FK M /TP U 共混物的拉伸强度达到最佳。

当FK M -g -MAH 质量分数低于15%时,由于增容剂在FK M 与TP U 两相界面上的量不足,使得FK M 与TP U 的相容性不佳;当FK M -g -MAH 质量分数超过15%时,过多的增容剂与TP U 的相容性下降,导致共混物的相容性下降,从而使共混物的拉伸强度下降。

FK M /TP U (mass rati o )70/30Fig 1　Effect of mass fracti on of FK M 2g 2MAH on tensilestrength of FK M /TP U blends由图2可以看出,随着FK M -g -MAH 质量分数的增加,FK M /TP U 共混物的扯断伸长率先较大幅度增大,当FK M -g -MAH 质量分数达到15%时,增大趋势变缓,扯断伸长率达到710%,而邵尔A 硬度为61,在65±5之内。

当FK M -g -MAH 质量分数为20%时,FK M /TP U 共混物的扯断伸长率最大。

综上所述,当FK M -g -MAH 质量分数为15%时,FK M /TP U 共混物的物理机械性能最优。

FK M /TP U (mass rati o )70/30Fig 2　Effect of mass fracti on of FK M 2g 2MAH on el ongati onat break and Shore A hardness of FK M /TP U blends21112　TPU 质量分数从图3可以看出,随着TP U 质量分数的增加,FK M /TP U 共混物的拉伸强度增大。

这是因为TP U 本身的拉伸性能优于FK M ,同时由于添加了具有增容效果的FK M -g -MAH,使得FK M 与TP U 两相的相容性得到很好的改善,因此FK M /TP U 共混物的拉伸强度呈增大趋势。

Mass fracti on of FK M 2g 2TP U 15%Fig 3　Effect of mass fracti on of TP U on tensilestrength of FK M /TP U blends从图4可以看出,随着TP U 质量分数的增加,FK M /TP U 共混物的扯断伸长率增大,而邵尔A 硬度呈下降趋势,且两者的变化趋势逐渐减缓。

这说明添加增容剂FK M -g -MAH 后,在保证共混物具有优良的物理机械性能的前提下,可以制备高TP U 含量的FK M /TP U 制品,因此可以大大降低共混物的成本。

・422・合　成　橡　胶　工　业 第32卷　Mass fracti on of FK M 2g 2TP U 15%Fig 4　Effect of mass fracti on of TP U on el ongati on at break and Shore A hardness of FK M /TP U blends212　FK M -g -M AH 增容FK M /TPU 共混物的动态力学性能从图5可以看出,纯FK M 与TP U 对应的玻璃化转变温度(T g )分别为-12℃与-40℃,当FK M /TP U /FK M -g -MAH (质量比)为75/10/15和55/30/15时,FK M /TP U 共混物的损耗因子(tan δ)-温度曲线只存在1个玻璃化转变峰,分别对应于-26℃和-24℃。

这说明添加了增容剂FK M -g -MAH 后,共混物中的FK M 与TP U 两相的相容性得到了很好的改善,此时两相可以看作是均一相。

当FK M /TP U /FK M -g -MAH 为35/50/15时,共混物有2个T g ,分别为-20℃和-11℃,这2个T g 值均介于FK M 和TP U 的T g 值之间,这说明此时两相的相容性并不是很好,是一个部分相容的体系。

Mass fracti on of FK M 2g 2MAH 15%a —FK M;b —FK M /TP U (mass rati o )70/30;c —FK M /TP U /FK M 2g 2MAH (mass rati o )75/10/15;d —FK M /TP U /FK M 2g 2MAH (mass rati o )55/30/15;e —FK M /TP U /FK M 2g 2MAH (mass rati o )35/50/15;f —TP U Fig 5　DMA curves of FK M /TP U blends 从图5还可以看出,在FK M /TP U /FK M -g -MAH 共混比为75/10/15和55/30/15时,其玻璃化转变峰是一个高而窄的峰形,同时它们的峰值皆高于纯FK M 、纯TP U 与未增容FK M /TP U 共混物的玻璃化转变峰,可以看成是FK M 与TP U 的2个峰形在-24℃左右的一个叠加,因此这也表明了FK M /TP U 共混物在加入增容剂FK M -g -MAH 后,FK M 与TP U 的两相相容性得到了改善。

同时,共混物的tan δ峰值基本上比纯FK M 要高并加宽,这说明加入增容剂FK M -g -MAH 后,共混物的力学损耗增大,阻尼性能优于纯FK M 。

3　结　论a )随着FK M -g -MAH 质量分数的增加,FK M /TP U 共混物的拉伸强度先升高后降低,扯断伸长率先大幅度增大,后增大趋势变缓,邵尔A 硬度先大幅度降低,后降低趋势变缓;当FK M -g -MAH 质量分数为15%时,共混物的物理机械性能最佳。

b )添加增容剂FK M -g -MAH 后,FK M /TP U 共混物中FK M 和TP U 两相相容性得到改善,且共混物的阻尼性能优于纯FK M 。

参考文献:[1]　Mathe w A P,Packirisa my S,Tha mos S 1Studies on the ther malstability of natural rubber/polystyrene inter penetrating poly mer net w orks:Ther mogravi m etric analysis [J ]1Poly mer Degrada 2ti on and Stability,2001,72(3):423-4391[2]　王德禧1热塑性弹性体的现状和发展[J ]1塑料,2004,33(2):46-521[3]　叶成兵,张军1热塑性聚氨酯共混改性研究进展[J ]1合成材料老化与应用,2004,33(4):40-461[4]　吉亚丽,马敬红,梁伯润1聚合物共混物的反应性增容及相形态控制[J ]1高分子材料科学与工程,2006,22(1):11-121[5]　王新波,周正华1P OE 马来酸酐接枝物增韧P BT[J ]1合成技术及应用,2002,17(2):91[6]　Scott C,Macosko C 1Model experi m ents f or the interfacial re 2acti on bet w een poly mers during reactive poly mer blending [J ]1Poly m Sci (part B ):Poly m Phys,1994,32(2):205-2131[7]　杨剑1氟橡胶的改性、结构与性能研究[D ]1武汉:武汉理工大学,20061・522・　第3期 董丽杰等1氟橡胶接枝马来酸酐增容氟橡胶/热塑性聚氨酯共混物的性能Properti es of fluoroel a sto m er 2graft 2ma le i c anhydr i de co m pa ti b ili zedfluoroel a stom er /therm opl a sti c polyurethane blendsDong L ijie,W ang Ying,Yang J ian,Xi ong Chuanxi(College of M ateria ls Science and Eng ineering,W uhan U n iversity of Technology,W uhan 430070,China )　Abstract :The mechanical p r operties and dyna m ic mechanical p r operties of fluor oelast omer (FK M )/ther mop lastic polyurethane (TP U )blend compatibil 2ited by FK M 2graft 2maleic anhydride (FK M 2g 2MAH )were experi m entally investigated 1The results showed thattheco mp rehensivemechanicalp r opertiesreached the best when the mass fracti on of FK M 2g 2MAH was 15%1After adding FK M 2g 2MAH,thecompatibility bet w een FK M and TP U in FK M /TP U blend was i m p r oved,and the da mp ing capacity was superi or t o FK M 1　Keywords :fluor oelast omer;grafting;maleic an 2hydride;ther mop lastic polyurethane;blend;com 2patibilizati on;mechanical p r operty;dyna m ic me 2chanical p r operty ●国内简讯●2008年我国主要合成橡胶生产企业装置产能(产量)kt胶种乳　聚丁苯橡胶溶　聚丁苯橡胶顺丁橡胶苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物丁腈橡胶丁基橡胶氯丁橡胶乙丙橡胶中国石化北京燕山　石化公司30120(144)90(79)45(44)中国石化齐鲁　石化公司130(163)50(49)中国石化高桥　石化公司42(62)178(97)中国石化巴陵　石化公司60(84)200(111)中国石化茂名　石化公司301080(86)中国石油吉林　石化公司140(148)1020(19)中国石油兰州　石化公司155(98)19(21)中国石油锦州　石化公司50(22)中国石油大庆　石化公司80(63)中国石油独山子　石化公司35(32)申华化学工业　有限公司170(175)南京扬子石化金　浦橡胶有限公司100(104)重庆长寿化工有限　责任公司28(23)山西合成橡胶集团　有限责任公司5430(22)镇江南帝化工　有限公司20(21)黄山华兰科技　有限公司23普利斯通(惠州)合成橡胶有限公司50　3粉末丁腈橡胶(中国石油兰州化工研究所　武爱军　供　稿)・622・合　成　橡　胶　工　业 第32卷　。